[发明专利]一种质子交换膜燃料电池的双极板

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池的双极板，所述双极板包括有冷却流场，所述冷却流场置于所述双极板上，所述双极板包括流场过渡区，所述流场过渡区包括若干凸起部件和若干喉管槽，所述凸起部件间隔形成所述喉管槽，所述喉管槽包括沿冷却液流动方向的入口段、收缩段和扩散段，所述收缩段内径小于所述入口段内径和扩散段内径；所述双极板包括均化区，所述流场过渡区与所述冷却流场间设置所述均化区，所述均化区包括导向点阵和均化点阵，所述导向点阵与所述喉管槽相连通，所述均化点阵设于所述冷却流场两端。本发明通过在流场过渡区设置喉管槽，起到加强冷却液紊流和均匀分配的作用，降低双极板受热的不均匀，提高双极板高效散热效果。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种质子交换膜燃料电池的双极板。

背景技术

燃料电池系统是将氢能转化为电能的装置，燃料电池系统主要包括电堆、空气供应子系统、冷却系统、控制系统等。电堆作为燃料电池系统的核心装置，主要由膜电极、双极板、密封件等组装而成。对于大功率电堆而言，热量越多，冷却的速度需越快。

质子交换膜燃料电池因其优异的低温、环保等性质成为理想的绿色能源。质子交换膜燃料电池的双极板中的流体包括氢气、空气和冷却液，现有质子交换膜燃料电池的双极板中的冷却流场主要采用直线型冷却流场，这使得冷却液流体分布不均匀，对整体反应造成不利影响，与此同时，双极板因热变形不均、进而导致其受力不均，从而出现翘曲、裂纹、氢脆加剧等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的质子交换膜燃料电池中的冷却液流体分布不均匀的缺陷，提供一种质子交换膜燃料电池的双极板。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种质子交换膜燃料电池的双极板，所述双极板包括有冷却流场，所述冷却流场置于所述双极板上；

所述双极板还包括流场过渡区，所述流场过渡区包括若干个凸起部件和若干个喉管槽，所述凸起部件间隔形成所述喉管槽，所述喉管槽包括沿冷却液流动方向的入口段、收缩段和扩散段，所述收缩段内径小于所述入口段内径和扩散段内径；

所述双极板还包括均化区，所述流场过渡区与所述冷却流场间设置所述均化区，所述均化区包括导向点阵和均化点阵，所述导向点阵与所述喉管槽相连通，所述均化点阵设于所述冷却流场两端。

在上述技术方案中，冷却流场的两端设置流场过渡区，冷却过渡区内的喉管槽使得流经此处的冷却液的流速增加，紊流加强；冷却流场的两端设置均化区，既可以起到水流导向的作用，也可以让冷却液的分布更均匀，保证双极板中的电化学反应区域受热均匀高效，从而提高燃料电池堆使用的安全性。

进一步地，所述凸起部件关于长中心线对称分布。

在上述技术方案中，相邻凸起部件之间形成喉管槽，使得此处流体速度增大，凸起部件关于长中心对称分布时，可以使得冷却液的流动速度分布趋于均匀化。

进一步地，所述凸起部件为四边形结构。

在上述技术方案中，凸起部件的侧面为四边形，四边形凸起的结构为两端小、中间大，相邻的四边形凸起形成的槽具有喉管作用，各槽内的液体互不干扰，槽内流速可大为提高，四边形凸起也易于对称布置与制作。

进一步地，所述喉管槽的深度与所述冷却流场的深度一致，所述凸起部件的最高处与所述双极板外边缘平齐。

在上述技术方案中，这些喉管槽的深度与冷却流场的深度一致有利于冷却液的流速的分布均化，凸起部件的最高处与双极板外边缘平齐可起到支撑双极板的作用，增加双极板强度。

进一步地，所述凸起部件的高度与所述导向点阵和所述均化点阵的高度一致。