[发明专利]一种燃料电池极板及燃料电池堆

说明书

本发明提供了一种燃料电池极板及燃料电池堆，涉及燃料电池技术领域，包括在极板本体上设置有多条突出的楞，且相邻所述楞之间形成流道；在所述楞的与电极接触部位的接触表面上开设有若干凹槽，且所述凹槽与位于该凹槽所在的楞的其中一侧的所述流道连通，与位于该凹槽所在的楞的另一侧的所述流道不连通。本发明改善了反应气在电极表面分布不均并解决了反应气在相邻流道串流的技术问题，达到了减少反应气进入与楞相接触电极部位的扩散距离、增加电极发电能力的同时也增加了电极发电能力的均匀性、避免反应气通过凹槽在流道中串流影响电极的性能和寿命、及有效提高电极单位面积发电能力的技术效果。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池极板及燃料电池堆。

背景技术

极板是燃料电池堆（简称“电堆”）里的核心部件之一，起着非常重要的作用，如分配流体、支撑膜电极和整个电堆、导电、导热。为了比较均匀地把流体分配到极板的表面，极板上需要制作流场，流场主要是由若干流道与楞组成，流道处于相邻楞之间，有入口和出口，流体由入口处流入，经过流道后，从出口处流出。

电堆由多个双极板和膜电极反复相间堆叠而成。膜电极包含一片电解质膜及其分别处于其两侧的电极；图1是从流体流动方向看常规极板与电极的接触情况的截面示意图，其中催化氢气6氧化的电极叫做阳极81、催化空气7中氧气还原的电极叫做阴极80；电极一般由阴极催化层801、阳极催化层811、阴极气体扩散层800，以及阳极气体扩散层810（如炭纸）组成，两片极板本体1（一片是阳极板、另一片是阴极板）之间形成的区域中充满冷却液5。极板上的楞与电极直接接触，起到支撑膜电极、导电、导热的作用，该处的电极承受压力，属于被压区域100，但极板上的流道与电极没有直接接触，属于非被压区域101。

以阳极反应气在流道中流动时为例，其中一部分反应气以扩散的方式通过气体扩散层810后进入催化层811，在催化层811反应后生成的产物（如水）再通过气体扩散层810以扩散的方式进入流道3。在不考虑气体在气体扩散层中流动时曲折因子（tortuosityfactor）的情况下，从图1可以看出，反应气进入与流道正对的电极部分时，其扩散到催化层的距离最短，基本就是气体扩散层810的厚度，如0.2 mm；反应气进入与楞2正对的电极部分时，其扩散的距离增加，其中最长的扩散距离是气体扩散层810的厚度加上楞2的宽度的一半；如果楞2的宽度是1.0 mm，在不考虑楞处气体扩散层被压缩变薄的情况下，这个最远的距离就是0.7 mm （即0.2 mm + 1.0 mm/2）。

由于反应气在流道处和楞处的扩散距离不一样，进入这两个位置所对应的催化层中的反应气的流量是不一样的，致使电化学反应的程度在这两处不同，降低了与楞处对应的催化层的发电能力。

为了减小这种反应气不均的负面影响，一种现有技术提出了在楞2上开肋条槽40的方法，如图2所示，以反应气氢气6为例，在楞2上开肋条槽40有助于减少反应气进入与楞相接触电极部位的扩散距离；但这种设计有个严重的问题，因所述肋条槽40每根两端是相通的，这样会导致反应气从极板上一条流道通过肋条槽40串流到相邻的流道，当其中一根流道某一部分如尾部出现轻微堵水时，流体在该流道中流动时的压力降就会增加，即该流道对流体流动的阻力增加，进入该流道的气体量就会变小，这时由于与该流道相邻的楞上有多个肋条槽40，气体就更易选择通过这些肋条槽40流入相邻的流道，使流到该轻微堵水流道的气体进一步减少，导致水的进一步累积，对气体流动的阻力进一步增加，进来的气体更少，这样就形成恶性循环，对电极的性能和寿命都带来严重的负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池极板和燃料电池堆，以解决了现有技术中存在的反应气分布不均以及反应气在相邻流道串流影响电极的性能和寿命的技术问题。

本发明提供的一种燃料电池极板，包括：极板本体，其上设置有多条突出的楞，且相邻所述楞之间形成流道；凹槽，在所述楞的与电极接触部位的接触表面上开设有若干，且所述凹槽与位于该凹槽所在的楞的其中一侧的所述流道连通，与位于该凹槽所在的楞的另一侧的所述流道不连通。