[发明专利]燃料电池、燃料电池单电池、双极板及其阴极板

说明书

本发明实施例公开了燃料电池、燃料电池单电池、双极板及其阴极板。燃料电池包括多个燃料电池单电池，燃料电池单电池包括阴极板，双极板包括阴极板、阳极板和冷却介质通道，阴极板包括金属阴极板本体和垫片，阴极板本体的一面上包括：进气口和出气口；多个流道，连通进气口和出气口；至少一个流道在靠近出气口一端的底部设置有垫片；阴极板本体的另一面用于与冷却介质接触，垫片材料的导热系数小于阴极板本体的导热系数。本申请的有益效果是可以减少液态水的生成，使得更多的水以气态形式排出阴极板，避免阴极板流场下游发生水淹。

技术领域

本申请涉及燃料电池领域，具体而言，涉及燃料电池、燃料电池单电池、双极板及其阴极板。

背景技术

在质子交换膜燃料电池中，燃料气体经过阳极气体扩散层到达催化剂层，在催化剂的作用下发生电极反应，该电极反应产生的电子通过催化剂层的传导流经外电路到达阴极，同时氢离子在质子交换膜的作用下到达阴极；氧气通过阴极气体扩散层后与氢离子和电子在催化剂作用下发生电极反应生成水。

由于水是在阴极产生，只有少量的水会通过质子交换膜和阳极气体扩散层进入阳极板，而大量的水会通过阴极气体扩散层进入阴极板，故阴极板是水淹发生的“重灾区”。而在阴极板流场内，随着气体参与反应，气压逐渐降低，流速减少，但是生成水分增加，较低的气体流速增大了排水难度，导致阴极板流场下游容易发生水淹。

现有的部分燃料电池中具有一定的排水结构，但并不完全有效。

发明内容

本发明的重点之一是发明人发现了目前燃料电池阴极板流场下游容易发生水淹的另一原因。发明人发现，燃料电池工作时产生的热量会使部分生成水以气态形式存在，而燃料电池的冷却系统在对燃料电池进行冷却时也会对流道内的气体进行冷却，因此，部分气态水受到冷却后形成冷凝水。该问题在阴极板流场下游表现得更为突出，使得阴极板流场下游容易发生水淹。基于发明人的上述发现，本发明提出燃料电池单电池及其阴极板，旨在解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种燃料电池阴极板，其特征在于，包括金属阴极板本体和垫片；

所述阴极板本体的一面上包括：

进气口和出气口；

多个流道，连通所述进气口和所述出气口，包括朝向所述燃料电池的膜电极的开口；

至少一个所述流道在靠近所述出气口一端的底部设置有所述垫片；

所述阴极板本体的另一面用于与冷却介质接触，所述垫片材料的导热系数小于所述阴极板本体的导热系数。

在一些实施例中，所述垫片材料为橡胶；

所述阴极板本体通过冲压形成，所述垫片通过注塑或粘接的方式固定在所述流道中。

在一些实施例中，所述垫片长度占所述流道长度的1/5-1/2。

在一些实施例中，所述垫片的最大高度为H，所述流道深度为D，H和D满足下列条件：

0.5D＜H＜0.8D。

在一些实施例中，所述垫片为固定高度的平面垫片；

所述平面垫片的长度为所述流道长度的1/5-1/4。

在一些实施例中，所述垫片为楔形垫片，且高度朝向所述出气口逐渐增加；

所述楔形垫片的长度为所述流道长度的1/4-1/2。

在一些实施例中，所述垫片为多级台阶垫片，且台阶高度朝向所述出气口逐渐增加；

所述多级台阶垫片长度为所述流道长度的1/5-2/5。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种燃料电池双极板，其特征在于，包括：