專利名稱：一種燃料電池的導(dǎo)流極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種燃料電池的導(dǎo)流極板。
背景技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池是一種能夠?qū)淙剂霞把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡(jiǎn)稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導(dǎo)電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細(xì)小分散的引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導(dǎo)電物體將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)得到電子，形成負(fù)離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學(xué)反應(yīng)就產(chǎn)生了氫正離子(或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會(huì)相互混合而產(chǎn)生爆發(fā)式反應(yīng)。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負(fù)離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)可以用以下方程式表達(dá)陽極反應(yīng)H2→2H++2e
陰極反應(yīng)1/2O2+2H++2e→H2O在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導(dǎo)電的極板中間，每塊導(dǎo)流電極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機(jī)械銑刻，形成至少一條以上的導(dǎo)流槽。這些導(dǎo)流電極板可以是金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導(dǎo)流電極板上的導(dǎo)流孔道與導(dǎo)流槽分別將燃料和氧化劑導(dǎo)入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu)造中，只存在一個(gè)膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導(dǎo)流極板與陰極氧化劑的導(dǎo)流極板。這些導(dǎo)流極板既作為電流集流母板，也作為膜電極兩邊的機(jī)械支撐，導(dǎo)流極板上的導(dǎo)流槽又作為燃料與氧化劑進(jìn)入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運(yùn)行過程中生成的水的通道。
為了增大整個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個(gè)或兩個(gè)以上的單電池通?？赏ㄟ^直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導(dǎo)流槽，其中一面可以作為一個(gè)膜電極的陽極導(dǎo)流面，而另一面又可作為另一個(gè)相鄰膜電極的陰極導(dǎo)流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個(gè)電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個(gè)典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導(dǎo)流進(jìn)口和導(dǎo)流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或由甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個(gè)陽極、陰極面的導(dǎo)流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進(jìn)出口與導(dǎo)流通道，將冷卻流體均勻分布到各個(gè)電池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學(xué)放熱反應(yīng)生成的熱吸收并帶出電池組后進(jìn)行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應(yīng)的導(dǎo)流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時(shí)，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進(jìn)出口都開在燃料電池組的一個(gè)端板上或兩個(gè)端板上。
質(zhì)子交換膜燃料電池可用作一切車、船等運(yùn)載工具的動(dòng)力系統(tǒng)，又可作手提式、移動(dòng)式、固定式的發(fā)電裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)必須包括燃料電池堆、燃料氫氣供應(yīng)、空氣供應(yīng)、冷卻散熱、自動(dòng)控制及電能輸出等各個(gè)部分。質(zhì)子交換膜燃料電池運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠性對(duì)作為車、船動(dòng)力系統(tǒng)或可移式發(fā)電裝置的應(yīng)用是非常重要的。其中提高燃料電池堆的運(yùn)行穩(wěn)定與可靠性是關(guān)鍵。
目前，質(zhì)子交換膜燃料電池堆在各流體通道的設(shè)計(jì)上通常采用犧牲極板的有效利用面積，在各膜電極與極板的相同位置開設(shè)流體孔，并將各塊膜電極與極板經(jīng)疊合組成各流體通道。也就是說，每塊膜電極與極板上均設(shè)有燃料進(jìn)、燃料出、氧化劑進(jìn)、氧化劑出、冷卻流體進(jìn)、冷卻流體出的流體孔，這些膜電極與導(dǎo)流極板經(jīng)垂直疊合后就組成燃料電池組，而這些流體孔就組成了燃料電池組內(nèi)部的燃料進(jìn)、出；氧化劑進(jìn)、出；冷卻流體進(jìn)、出的各流體導(dǎo)流通道，并將這些流體通道集合在燃料電池組前或后端板上組成燃料進(jìn)口、燃料出口，氧化劑進(jìn)口、氧化劑出口，冷卻流體進(jìn)口、冷卻流體出口。
例如Ballard Power Systems公司，在Us Patent 5,773,160及Us Patent5,840,438等美國(guó)專利中所用的二種燃料電池導(dǎo)流極板的設(shè)計(jì)如圖1所示，圖中1為該燃料電池的導(dǎo)流極板。
上述燃料電池導(dǎo)流極板的流體孔與導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)有如下特點(diǎn)1、為了將數(shù)量較多(可以達(dá)到一至二百塊)的導(dǎo)流極板與電極疊合成燃料電池堆，導(dǎo)流極板上的各流體孔往往設(shè)計(jì)成較大的面積，特別是氧化劑空氣的流體孔，由于空氣流量需要很大，其流體孔面積也很大，這樣可使電池就堆中的流體孔道容積足夠大，使足夠大的流量的流體可以均勻分布到各塊導(dǎo)流極板上。
2、為了增加電極二側(cè)燃料氫氣與氧化劑空氣向電極反應(yīng)區(qū)快速擴(kuò)散，導(dǎo)流極板上的導(dǎo)流槽往往設(shè)計(jì)成蛇形或彎彎曲曲形狀，使流體通過形成紊流，利于向電極內(nèi)部反應(yīng)區(qū)擴(kuò)散。
上述燃料電池導(dǎo)流極板流體孔道與導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)有以下技術(shù)缺陷導(dǎo)流極板上的各流體孔面積較大，每種流體從進(jìn)口流體孔流進(jìn)，一般需要沿著多于一條的導(dǎo)流槽彎彎曲曲繞遍整個(gè)導(dǎo)流場(chǎng)，各條導(dǎo)流槽并一同從出口流體孔流出。由于多于一條的導(dǎo)流槽彎曲性很大，而且導(dǎo)流槽長(zhǎng)度較長(zhǎng)，燃料電池生成的產(chǎn)物水很容易在電極陰極側(cè)出現(xiàn)而將空氣導(dǎo)流槽堵塞，而且燃料電池生成的產(chǎn)物水也很容易通過反滲透在電極陽極側(cè)出現(xiàn)，將氫氣導(dǎo)流槽堵塞。特別是燃料電池作為車、船動(dòng)力系統(tǒng)或可移式發(fā)電裝置應(yīng)用時(shí)，由于動(dòng)力系統(tǒng)的工況變化很大，燃料電池的輸出功率也變化很大，這樣燃料電池生成的水更容易將空氣、氫氣導(dǎo)流槽堵塞。另外，為了防止燃料電池生成的水堵塞導(dǎo)流槽，往往采用提高燃料電池運(yùn)行的空氣與氫氣計(jì)量比，也就是加大空氣、氫氣流量，用過量的空氣、氫氣將產(chǎn)物水帶出燃料電池，這種運(yùn)行方法實(shí)際上是大大降低了燃料電池系統(tǒng)效率，因?yàn)檫^量的空氣被浪費(fèi)或過量的氫氣被循環(huán)輸送，必然造成輸送空氣或循環(huán)氫氣的機(jī)械功耗增加，從而降低了燃料電池系統(tǒng)效率。
再次，當(dāng)運(yùn)行中燃料電池導(dǎo)流極板空氣導(dǎo)流槽或氫氣導(dǎo)流槽堵塞時(shí)，會(huì)表現(xiàn)某個(gè)別堵塞電池電壓很低甚至出現(xiàn)負(fù)值，導(dǎo)致燃料電池運(yùn)行不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將電極擊穿，并使整個(gè)電池堆毀壞。
上海神力科技有限公司為了克服上述設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，曾經(jīng)公開過“一種可提高燃料電池運(yùn)行穩(wěn)定性的導(dǎo)流極板”專利(發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?2155095.6，實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)?2283431.1)，其導(dǎo)流極板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，圖中2、3分別為進(jìn)出口流體孔、導(dǎo)流槽。一種可提高燃料電池運(yùn)行穩(wěn)定性的導(dǎo)流極板，包括導(dǎo)流極板本體，該本體上設(shè)有可供進(jìn)出空氣、進(jìn)出氫氣、進(jìn)出冷卻水流通的流體孔，以及連接于進(jìn)、出流體孔之間的導(dǎo)流槽；其特征在于，所述的進(jìn)出空氣或進(jìn)出氫氣的流體孔為一對(duì)或多對(duì)，設(shè)置在該一對(duì)或多對(duì)進(jìn)、出流體孔之間的導(dǎo)流槽呈多條平行波浪狀或彎曲狀。這些導(dǎo)流雙極板的設(shè)計(jì)特征是雙極板二端一對(duì)或多對(duì)進(jìn)、出流體孔分別呈對(duì)稱狀分布在極板二端，占據(jù)了板較大的有效面積，多個(gè)不同流體孔之間在同一端的排布較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可減小阻力和壓降等，使流體在流場(chǎng)上的分布均勻，增大有效面積、防止導(dǎo)流槽堵塞的燃料電池的導(dǎo)流極板。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板、反面導(dǎo)氫氣流槽板、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)流雙極板上設(shè)有可供進(jìn)出空氣、進(jìn)出氫氣、進(jìn)出冷卻流體的流體孔，以及連接于進(jìn)、出流體孔之間的導(dǎo)流槽；其特征在于，所述的進(jìn)出空氣或進(jìn)出氫氣的流體孔為單孔進(jìn)、雙孔或多孔出，設(shè)置在該進(jìn)出空氣或氫氣流體孔之間的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流槽或近直流槽；所述的進(jìn)出冷卻流體的流體孔為單孔或雙孔或多孔進(jìn)、雙孔或多孔出，設(shè)置在該進(jìn)出冷卻流體的流體孔之間的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流槽或近直流槽。
所述的導(dǎo)空氣流槽板的進(jìn)空氣單孔分出多條主流槽，該多條主流槽各分出多條支流槽，該支流槽經(jīng)過流場(chǎng)后又匯集到另一端的多條主流槽，該多條主流槽再依次分別進(jìn)入兩個(gè)或多個(gè)出空氣孔中。
所述的導(dǎo)氫氣流槽板的進(jìn)氫氣單孔分出多條主流槽，該多條主流槽各分出多條支流槽，該支流槽經(jīng)過流場(chǎng)后又匯集到另一端的多條主流槽，該多條主流槽再依次分別進(jìn)入兩個(gè)或多個(gè)出氫氣孔中。
所述的導(dǎo)冷卻流體夾層的單孔或雙孔或多孔進(jìn)流體孔分出多條主流槽，該多條主流槽各分出多條支流槽，該支流槽經(jīng)過流場(chǎng)后又匯集到另一端的多條主流槽，該多條主流槽再依次分別進(jìn)入雙孔或多孔出流體孔中。
所述的導(dǎo)流雙極板的進(jìn)空氣單孔與進(jìn)氫氣單孔分別設(shè)在該導(dǎo)流雙極板的兩端，該導(dǎo)流雙極板兩面的流體形成逆流。
所述的進(jìn)空氣單孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板的一端，所述的出空氣雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板另一端的兩側(cè)或靠中間位置。
所述的進(jìn)氫氣單孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板的一端，所述的出氫氣雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板另一端的兩側(cè)或靠中間位置。
所述的進(jìn)冷卻流體單孔或雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板一端的兩側(cè)或靠中間位置，所述的出冷卻流體雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板另一端的兩側(cè)或靠中間位置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)是1、單孔進(jìn)流體孔一般設(shè)在導(dǎo)流極板上下兩端中間位置，流體出孔分成雙孔或多孔出，流道路程、阻力和壓降等都一樣，易于使流體在流場(chǎng)上分布均勻；2、采用多根主流槽分別分裂成數(shù)根支流槽的設(shè)計(jì)可以減小導(dǎo)流孔面積的設(shè)計(jì)，增大活性面積，從而增加體積(重量)功率密度；3、燃料電池生成的產(chǎn)物水一般大量集中在導(dǎo)流極板下半部，雙孔或多孔出導(dǎo)流孔不易堵水，可以達(dá)到較好的排水效果；4、冷卻流體雙進(jìn)或多進(jìn)，雙出或多出，可以充分利用導(dǎo)流極板兩端的空間，同時(shí)多根主流槽分別分裂成數(shù)根支流槽的設(shè)計(jì)，流道路程、阻力和壓降等都一樣，易使冷卻流體在夾層內(nèi)均勻流動(dòng)；5、導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流道，可以使流體進(jìn)出的阻力，壓降小，滿足燃料電池常壓或低壓的要求，而且單孔進(jìn)，雙孔或多孔出易于實(shí)現(xiàn)這種直流道的設(shè)計(jì)。


圖1為現(xiàn)有導(dǎo)流極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為另一種現(xiàn)有導(dǎo)流極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)空氣流槽板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例1導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)氫氣流槽板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)空氣流槽板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1如圖3、圖4所示，一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板A、反面導(dǎo)氫氣流槽板B、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)空氣流槽板設(shè)有單孔4進(jìn)、雙孔5出空氣的流體孔，進(jìn)空氣的流體孔分出四條導(dǎo)空氣流槽6，該四條導(dǎo)空氣流槽各分出四條呈平行直流狀的支導(dǎo)空氣流槽7，該支導(dǎo)空氣流槽7又匯集到另一端的四條導(dǎo)空氣流槽，該四條導(dǎo)空氣流槽再分別進(jìn)入導(dǎo)流雙極板靠中間位置的出空氣的流體孔5中；所述的導(dǎo)氫氣流槽板設(shè)有單孔8進(jìn)、雙孔9出氫氣的流體孔，進(jìn)氫氣的流體孔分出四條導(dǎo)氫氣流槽10，該四條導(dǎo)氫氣流槽各分出四條呈平行直流狀的支導(dǎo)氫氣流槽11，該支導(dǎo)氫氣流槽11又匯集到另一端的四條導(dǎo)氫氣流槽，該四條導(dǎo)氫氣流槽再分別進(jìn)入導(dǎo)流雙極板靠中間位置的出氫氣的流體孔9中；所述的導(dǎo)冷卻流體孔設(shè)有雙孔進(jìn)12，雙孔出13，進(jìn)冷卻流體的流體孔分出四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽各分出四條呈平行直流狀的支導(dǎo)冷卻流體槽，該支導(dǎo)冷卻流體槽又匯集到另一端的四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽再分別進(jìn)入出冷卻流體的流體孔13中。
上述導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)流孔分別集中在導(dǎo)流雙極板上下二端，其正面的導(dǎo)空氣流槽板的導(dǎo)流槽7與另一面的導(dǎo)氫氣流槽板的導(dǎo)流槽11呈逆向排列。
實(shí)施例2如圖5所示，一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板、反面導(dǎo)氫氣流槽板、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)空氣流槽板設(shè)有單孔14進(jìn)、雙孔15出空氣的流體孔，進(jìn)空氣的流體孔分出六條導(dǎo)空氣流槽，該六條導(dǎo)空氣流槽各分出四條呈平行直流狀的支導(dǎo)空氣流槽，該支導(dǎo)空氣流槽又匯集到另一端的六條導(dǎo)空氣流槽，該六條導(dǎo)空氣流槽再分別進(jìn)入導(dǎo)流雙極板靠?jī)蓚?cè)的出空氣的流體孔中；所述的導(dǎo)氫氣流槽板設(shè)有單孔進(jìn)、雙孔出氫氣的流體孔，進(jìn)氫氣的流體孔分出六條導(dǎo)氫氣流槽，該六條導(dǎo)氫氣流槽各分出四條呈平行直流狀的支導(dǎo)氫氣流槽，該支導(dǎo)氫氣流槽又匯集到另一端的六條導(dǎo)氫氣流槽，該六條導(dǎo)氫氣流槽再分別進(jìn)入出氫氣的流體孔中；所述的導(dǎo)冷卻流體孔設(shè)有雙孔進(jìn)，雙孔出，進(jìn)冷卻流體的流體孔分出四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽各分出六條呈平行直流狀的支導(dǎo)冷卻流體槽，該支導(dǎo)冷卻流體槽又匯集到另一端的四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽再分別進(jìn)入出冷卻流體的流體孔中。
上述導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)流孔分別集中在導(dǎo)流雙極板上下二端，其正面的導(dǎo)空氣流槽板的導(dǎo)流槽與另一面的導(dǎo)氫氣流槽板的導(dǎo)流槽呈逆向排列。
實(shí)施例3請(qǐng)參照?qǐng)D3、4、5所示，一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板、反面導(dǎo)氫氣流槽板、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)空氣流槽板設(shè)有單孔進(jìn)、四孔出空氣的流體孔，進(jìn)空氣的流體孔分出二十條導(dǎo)空氣流槽，該二十條導(dǎo)空氣流槽各分出兩條呈平行直流狀的支導(dǎo)空氣流槽，該支導(dǎo)空氣流槽又匯集到另一端的二十條導(dǎo)空氣流槽，該二十條導(dǎo)空氣流槽再分別進(jìn)入出空氣的流體孔中；所述的導(dǎo)氫氣流槽板設(shè)有單孔進(jìn)、四孔出氫氣的流體孔，進(jìn)氫氣的流體孔分出二十條導(dǎo)氫氣流槽，該二十條導(dǎo)氫氣流槽各分出兩條呈平行直流狀的支導(dǎo)氫氣流槽，該支導(dǎo)氫氣流槽又匯集到另一端的二十條導(dǎo)氫氣流槽，該二十條導(dǎo)氫氣流槽再分別進(jìn)入出氫氣的流體孔中；所述的導(dǎo)冷卻流體孔設(shè)有雙孔進(jìn)，雙孔出，進(jìn)冷卻流體的流體孔分出四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽各分出三條呈平行直流狀的支導(dǎo)冷卻流體槽，該支導(dǎo)冷卻流體槽又匯集到另一端的四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽再分別進(jìn)入出冷卻流體的流體孔中。
上述導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)流孔分別集中在導(dǎo)流雙極板上下二端，其正面的導(dǎo)空氣流槽板的導(dǎo)流槽與另一面的導(dǎo)氫氣流槽板的導(dǎo)流槽呈逆向排列。
實(shí)施例4請(qǐng)參照?qǐng)D3、4、5所示，一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板、反面導(dǎo)氫氣流槽板、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)空氣流槽板設(shè)有單孔進(jìn)、雙孔出空氣的流體孔，進(jìn)空氣的流體孔分出兩條導(dǎo)空氣流槽，該兩條導(dǎo)空氣流槽各分出十條呈平行直流狀的支導(dǎo)空氣流槽，該支導(dǎo)空氣流槽又匯集到另一端的兩條導(dǎo)空氣流槽，該兩條導(dǎo)空氣流槽再分別進(jìn)入出空氣的流體孔中；所述的導(dǎo)氫氣流槽板設(shè)有單孔進(jìn)、雙孔出氫氣的流體孔，進(jìn)氫氣的流體孔分出兩條導(dǎo)氫氣流槽，該兩條導(dǎo)氫氣流槽各分出十條呈平行直流狀的支導(dǎo)氫氣流槽，該支導(dǎo)氫氣流槽又匯集到另一端的兩條導(dǎo)氫氣流槽，該兩條導(dǎo)氫氣流槽再分別進(jìn)入出氫氣的流體孔中；所述的導(dǎo)冷卻流體孔設(shè)有雙孔進(jìn)，四孔出，進(jìn)冷卻流體的流體孔分出四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽各分出十條呈平行直流狀的支導(dǎo)冷卻流體槽，該支導(dǎo)冷卻流體槽又匯集到另一端的四條導(dǎo)冷卻流體槽，該四條導(dǎo)冷卻流體槽再分別進(jìn)入出冷卻流體的流體孔中。
上述導(dǎo)流雙極板的導(dǎo)流孔分別集中在導(dǎo)流雙極板上下二端，其正面的導(dǎo)空氣流槽板的導(dǎo)流槽與另一面的導(dǎo)氫氣流槽板的導(dǎo)流槽呈逆向排列。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板、反面導(dǎo)氫氣流槽板、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)流雙極板上設(shè)有可供進(jìn)出空氣、進(jìn)出氫氣、進(jìn)出冷卻流體的流體孔，以及連接于進(jìn)、出流體孔之間的導(dǎo)流槽；其特征在于，所述的進(jìn)出空氣或進(jìn)出氫氣的流體孔為單孔進(jìn)、雙孔或多孔出，設(shè)置在該進(jìn)出空氣或氫氣流體孔之間的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流槽或近直流槽；所述的進(jìn)出冷卻流體的流體孔為單孔或雙孔或多孔進(jìn)、雙孔或多孔出，設(shè)置在該進(jìn)出冷卻流體的流體孔之間的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流槽或近直流槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的導(dǎo)空氣流槽板的進(jìn)空氣單孔分出多條主流槽，該多條主流槽各分出多條支流槽，該支流槽經(jīng)過流場(chǎng)后又匯集到另一端的多條主流槽，該多條主流槽再依次分別進(jìn)入兩個(gè)或多個(gè)出空氣孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的導(dǎo)氫氣流槽板的進(jìn)氫氣單孔分出多條主流槽，該多條主流槽各分出多條支流槽，該支流槽經(jīng)過流場(chǎng)后又匯集到另一端的多條主流槽，該多條主流槽再依次分別進(jìn)入兩個(gè)或多個(gè)出氫氣孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的導(dǎo)冷卻流體夾層的單孔或雙孔或多孔進(jìn)流體孔分出多條主流槽，該多條主流槽各分出多條支流槽，該支流槽經(jīng)過流場(chǎng)后又匯集到另一端的多條主流槽，該多條主流槽再依次分別進(jìn)入雙孔或多孔出流體孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的導(dǎo)流雙極板的進(jìn)空氣單孔與進(jìn)氫氣單孔分別設(shè)在該導(dǎo)流雙極板的兩端，該導(dǎo)流雙極板兩面的流體形成逆流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的進(jìn)空氣單孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板的一端，所述的出空氣雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板另一端的兩側(cè)或靠中間位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的進(jìn)氫氣單孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板的一端，所述的出氫氣雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板另一端的兩側(cè)或靠中間位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的導(dǎo)流極板，其特征在于，所述的進(jìn)冷卻流體單孔或雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板一端的兩側(cè)或靠中間位置，所述的出冷卻流體雙孔或多孔設(shè)在導(dǎo)流雙極板另一端的兩側(cè)或靠中間位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池的導(dǎo)流極板，該導(dǎo)流極板為導(dǎo)流雙極板，所述的導(dǎo)流雙極板由正面導(dǎo)空氣流槽板、反面導(dǎo)氫氣流槽板、中間導(dǎo)冷卻流體夾層組成，所述的導(dǎo)流雙極板上設(shè)有可供進(jìn)出空氣、進(jìn)出氫氣、進(jìn)出冷卻流體的流體孔，以及連接于進(jìn)、出流體孔之間的導(dǎo)流槽；所述的進(jìn)出空氣或進(jìn)出氫氣的流體孔為單孔進(jìn)、雙孔或多孔出，設(shè)置在該進(jìn)出空氣或氫氣流體孔之間的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流槽或近直流槽；所述的進(jìn)出冷卻流體的流體孔為單孔或雙孔或多孔進(jìn)、雙孔或多孔出，設(shè)置在該進(jìn)出冷卻流體的流體孔之間的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)成直流槽或近直流槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可減小阻力和壓降等，使流體在流場(chǎng)上的分布均勻，增大有效面積、防止導(dǎo)流槽堵塞。
文檔編號(hào)H01M4/86GK101087026SQ200610027549
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月10日
發(fā)明者胡里清, 李麗, 李拯, 章波 申請(qǐng)人:上海神力科技有限公司