[发明专利]极板、单电池及燃料电池

说明书

本发明实施例公开了一种燃料电池，包括多个燃料电池单电池。每个燃料电池单电池包括膜电极组件、燃料电池极板。极板包括：第一面和第二面；第一面包括第一流场，第一流场用于反应气体流动；第二面位于第一面的背面，包括第二流场；第二流场覆盖第一流场的背面，用于冷却液流动；第一流场包括能够在燃料电池工作时沿重力方向依次排布的第一区域、第二区域，第一区域和第二区域均用于接触燃料电池的膜电极组件以供应反应气体参与电极反应；第一区域内单位面积供应的反应气体量小于第二区域内单位面积供应的反应气体量。本申请可以避免燃料电池出现部分区域热量集中的问题。

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、燃料电池单电池及燃料电池极板。

背景技术

燃料电池作为一种清洁能源电池，可以在等温条件下不经过燃烧直接以电化学反应方式将氢气和氧气中的化学能转化为电能，同时会产生热量和水。为了保证氢气和氧气充分反应，通常需要在燃料电池极板的反应区域中将氢气或氧气尽可能分配均匀。

此外，如果反应产生的热量不能被及时清除，则积热可能会导致膜内的水含量降低，使得电堆内的水平衡无法维持，进而影响质子传导以及燃料电池的寿命。因此，燃料电池极板的一面上设置有氢气或氧气的流动通道，而燃料电池极板的另一面上设置冷却剂的流动通道以通过冷却剂对燃料电池进行散热，常见的冷却剂包括水等。由于氢气或氧气的均匀分配，极板上的产热也是均匀的，相应地，设计冷却剂的流动通道时也需要保证冷却剂能够均匀流动，充分带走反应区域的产热。

然而，设计有冷却剂均匀流动流道的燃料电池中仍存在部分区域热量集中的问题。

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部分区域热量集中的另一原因。发明人发现，现有的燃料电池工作时需要保持极板平面垂直于地面且冷却液水平流动，即多条冷却液流道在重力方向上层叠排布。然而燃料电池冷却液中含有少量的气体，气体会在重力的影响下上浮。远离重力方向的冷却液流道会因堆积大量上浮的气体而导致冷却液减缓甚至停止流动，进而导致对应区域出现热量集中。基于发明人的上述发现，本发明提出燃料电池、燃料电池单电池及燃料电池极板，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极板，其特征在于，包括：

第一面，包括第一流场，所述第一流场用于反应气体流动；

第二面，位于所述第一面的背面，包括第二流场；所述第二流场覆盖所述第一流场的背面，用于冷却液水平流动；

所述第一流场至少包括能够在所述燃料电池工作时沿重力方向依次排布的第一区域、第二区域，所述第一区域和所述第二区域均用于接触所述燃料电池的膜电极组件以供应反应气体参与电极反应；

所述第一区域内的平均功率密度小于所述第二区域内的平均功率密度。

在一些实施例中，

所述第一流场包括沿水平方向设置的多条第一流道，所述第一流道用于所述反应气体流动；相邻两条所述第一流道之间具有第一脊部；

所述第一区域内的所述第一流道与相邻所述第一脊部的宽度比值R1，所述第二区域内的所述第一流道与相邻所述第一脊部的宽度比值R2，其中，R1＜R2。

在一些实施例中，

每个所述第一流道在背面的所述第二流场上形成对应的第二脊部；

每个所述第一脊部在背面的所述第二流场上形成对应的第二流道，所述第二流道用于冷却液流动；

所述第一区域内的所述第一脊部的宽度大于所述第二区域内的所述第一脊部的宽度。

在一些实施例中，