[实用新型]燃料电池中的石墨流场板结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池中的石墨流场板结构，属于燃料电池的制造技术领域。

背景技术

质子交换膜燃料电池以其能量转化效率高、低排放、能量和功率密度高等优点被认为是适应未来能源和环境要求的理想动力源之一。质子交换膜燃料电池是一种以氢气作为原料不经过燃烧产生能量的发电装置，其主要由质子交换膜、石墨板、催化剂和储氢设备等部件。其中，石墨板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一，对燃料电池的性能、体积、寿命、成本和重量都起着重要作用。

目前，燃料电池所使用的石墨板采用的结构是：如图1所示，包括氧侧板(1)、氧扩散层(2)、膜电极(3)、氢扩散层(4)、石墨板(5)依次压合成一体，且该压合体结构的两端皆开设通孔(61)、(62)，分别为氢气进、出口(61)、(62)，孔(61)、(62)内壁由硅胶圈作密封件(7)，氧侧板(1)上设有氧侧流道(11)。该结构在使用过程中存在的缺点是：1、由于在石墨板两边打孔，减少了单电池的有效面积；2、在通氢气的孔中需要硅胶圈做密封，使结构复杂，费用增加；3、由于氢侧的流道槽是在碳纸上，需要柔性石墨板或金属板上做燃料电池氢侧面板，压力不均，导致氢侧流道不畅、浪费材料和增加重量等弊端；4、操作复杂，结构繁琐。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，目的在于提供一种结构简单、流场面积充分利用的燃料电池中的石墨流场板结构。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种燃料电池中的石墨流场板结构，包括石墨板本体，其特征在于：前述石墨板本体的正面设有若干条相互平行的氧侧流道，反面设有若干条与氧侧流道垂直方向的氢侧流道。

作为本实用新型的优选，所述氧侧流道包括流槽和槽肩。

所述氢侧流道包括流槽和槽肩。

由于石墨流场板是燃料电池的重要组成部分，其成本约占质子交换膜燃料电池总成本的30％，其是造成质子交换膜燃料电池高成本的重要因素，并成为质子交换膜燃料电池实用化的一大障碍。此外，质子交换膜燃料电池的性能不但取决于电池的材料和工艺水平，还很大程度上受到燃料和氧化剂流体分配均匀性的影响，均匀的流体分配有利于提高质子交换膜燃料电池的性能。所以说，石墨流场板的尺寸优化十分重要。

为此，本实用新型进一步设置为：

所述氧侧流道的流槽，其槽宽为1～1.5mm，槽深为1.2～2mm，槽肩的宽度为0.8～1.2。

所述氢侧流道的流槽，其槽宽为1～1.5mm，槽深为0.4～0.6mm，槽肩的宽度为3.5～4.5mm。

所述石墨板本体的厚度尺寸为2～3mm。

所述石墨板本体采用硬质石墨板。

本实用新型的有益效果为：第一，由于是在氧侧流道的反面开槽作为氢侧流道，增加了整个单电池的有效使用面积，提高了效率；第二，本实用新型不需要用硅胶圈来密封，节省了辅件，并使结构简单化，而且还防止了漏气的弊端；第三，将氢侧流道和氧侧流道具在同一块石墨板上，即增加了单电池的有效面积，省去其它的辅助材料，制作工艺简单，大大降低了成本，减轻了石墨板自身的重量；第四，本实用新型安装操作简单，性能保障。

附图说明

图1为现有技术的石墨板的分裂结构示意图；

图2为本实用新型石墨板氢侧流场的结构示意图；

图3为本实用新型石墨板氧侧流场的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图2、图3所示，一种燃料电池中的石墨流场板结构，包括石墨板本体1，石墨板本体1的正面11设有若干条相互平行的氧侧流道2，反面12设有若干条与氧侧流道2垂直方向的氢侧流道3。其中石墨板本体1采用硬质石墨板。氧侧流道2包括流槽21和槽肩22，氧侧流槽21的槽宽为1mm，槽深为1.2mm，槽肩22的宽度为0.8。氢侧流道3包括流槽31和槽肩32，氢侧流槽31的槽宽为1mm，槽深为0.4mm，槽肩32的宽度为3.5mm。石墨板本体1的厚度尺寸为2mm。

实施例2：

本实施例所述的石墨板流场结构与实施例1基本相同，所不同的是：氧侧流道2中流槽21的槽宽为1.5mm，槽深为2mm，槽肩22的宽度为1.2。氢侧流道3中流槽31的槽宽为1.5mm，槽深为0.6mm，槽肩32的宽度为4.5mm。石墨板本体1的厚度尺寸为3mm。

实施例3：

本实施例所述的石墨板流场结构与实施例1基本相同，所不同的是：氧侧流道2中流槽21的槽宽为1.2mm，槽深为1.5mm，槽肩22的宽度为1.0。氢侧流道3中流槽31的槽宽为1.2mm，槽深为0.5mm，槽肩32的宽度为4.0mm。石墨板本体1的厚度尺寸为2.8mm。