[发明专利]一种燃料电池双极板结构

说明书

本发明提出的一种燃料电池双极板结构，包括相贴合设置的阳极板和阴极板；所述阳极板的中部设置有多个阳极凹部，所述阴极板的中部设置有多个阴极凹部，且所述阳极凹部的横截面面积小于所述阴极凹部的横截面面积；所述阳极凹部的截面形状和所述阴极凹部的截面形状均为梯形或者波浪形；所述阳极凹部与所述阴极凹部一一对应连接、并围合形成冷却水流道；相邻的两个所述阳极凹部之间形成氢气流道；相邻的两个所述阴极凹部之间形成氧气流道；所述氢气流道的横截面面积小于所述氧气流道的横截面面积。本申请结构通过设置氢气流道的横截面积小于氧气流道的横截面积，在保证气体均匀流通的前提下，使得电化学反应更充分，有效的提高了燃料电池的性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池双极板结构。

背景技术

氢能具有清洁、高效等诸多优点，受到越来越多的人们的关注，并在多个技术领域获得了商业化应用。极板在氢燃料电池中起到分配燃料气体、收集电流、支撑等多种作用，是决定燃料电池体积/重量功率密度、寿命等性能的重要部件之一。

目前，在燃料电池金属极板设计领域，一些企业与学者提出了比较新颖的想法。譬如，中国专利CN2019207979251提出了一种带有隔板的双极板，可以较大程度的提高冷却水分布的均匀性；中国专利申请CN2018116115696提出了一种密封性能较好的金属双极板，可以极大的改善极板的密封性能。然而，上述现有技术中的双极板虽然结构不同，但是阳极板的流道结构与阴极板的流道结构尺寸相同，使得氢气和氧气的进气量相同，很难同时满足电化学反应中对氧气和氢气的用量要求。电化学反应过程中对所需的氢气和所需的氧气的用量要求是不一样的，由于氢气和氧气的进气量相同而导致双极板的电化学反应不充分，降低了氢气和氧气的利用率，导致燃料电池的性能下降。

发明内容

基于此，本发明提供一种燃料电池双极板结构，旨在解决现有的双极板中阳极板的流道结构与阴极板的流道结构尺寸相同，使得氢气和氧气的进气量相同而导致双极板的电化学反应不充分，降低了氢气和氧气的利用率，导致燃料电池的性能下降的问题。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种燃料电池双极板结构，包括相贴合设置的阳极板和阴极板；

所述阳极板的中部设置有多个阳极凹部；所述阴极板的中部设置有多个阴极凹部，且所述阳极凹部的横截面面积小于所述阴极凹部的横截面面积；所述阳极凹部的截面形状和所述阴极凹部的截面形状均为梯形或者波浪形；

所述阳极凹部与所述阴极凹部一一对应连接、并围合形成冷却水流道；相邻的两个所述阳极凹部之间形成氢气流道；相邻的两个所述阴极凹部之间形成氧气流道；所述氢气流道的横截面面积小于所述氧气流道的横截面面积。

进一步地，相邻的所述阳极凹部和所述氢气流道、相邻的所述阴极凹部和所述氧气流道均形成凹凸结构；所述阳极凹部和所述阴极凹部均为通过压制成型得到的凹部。

进一步地，所述氢气流道底部的宽度与所述氧气流道底部的宽度相等；所述氢气流道的深度小于所述氧气流道的深度。

进一步地，当所述阳极凹部的横截面和所述阴极凹部的横截面均为梯形时，所述氢气流道的深度与所述氧气流道的深度之比为1：(1.5-2)。

进一步地，所述氢气流道的深度为0.2mm-0.4mm；所述氧气流道的深度为0.3mm-0.8mm。

进一步地，当所述阳极凹部的横截面和所述阴极凹部的横截面均为波浪形时，所述氢气流道的深度与所述氧气流道的深度之比为1：2。

进一步地，所述氢气流道的深度为0.25mm-0.45mm；所述氧气流道的深度为0.5mm-0.9mm。

进一步地，所述阳极板的四周设置有阳极密封槽；所述阴极板的四周设置有与所述阳极密封槽相对应的阴极密封槽。