專利名稱：一種燃料電池流場(chǎng)板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃料電池流場(chǎng)板。
背景技術(shù)：
燃料電池是一個(gè)能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。燃料電池尤其是質(zhì)子交換膜燃料電池除了在發(fā)電時(shí)無(wú)污染、噪音低外，還具有無(wú)腐蝕，啟動(dòng)快，制備容易，功率密度達(dá)，發(fā)電效率高，使用壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，在交通工具、發(fā)電設(shè)備、軍事、航天等領(lǐng)域內(nèi)均有著廣闊的應(yīng)用前景。
質(zhì)子交換膜燃料電池由多個(gè)單電池組成，單電池是由兩塊氣體流場(chǎng)板和一片膜電極組成，膜電極被夾在兩塊氣體流場(chǎng)板的中間。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。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽(yáng)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(yáng)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(lái)，使他們不會(huì)相互混合而產(chǎn)生爆炸式反應(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(yáng)極區(qū)遷移過來(lái)的正離子反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽(yáng)極反應(yīng)與陰極反應(yīng)可以用以下方程式表達(dá)陽(yáng)極反應(yīng)陰極反應(yīng)在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極一般放在兩塊導(dǎo)電的流場(chǎng)板中間，每塊流場(chǎng)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流道。這些流場(chǎng)板可以是金屬材料也可以是石墨材料。流場(chǎng)板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機(jī)械支撐，流道又可作為燃料與氧化劑進(jìn)入陽(yáng)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。
為了使質(zhì)子交換膜燃料電池處于高性能的工作狀態(tài)，必須始終保持膜電極各點(diǎn)性能一致。由于氣體分布的不一致性和膜電極各點(diǎn)散熱條件的不一致性導(dǎo)致膜電極各點(diǎn)實(shí)際性能有較大差異，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致膜電極中部會(huì)出現(xiàn)局部過熱，甚至燒穿質(zhì)子交換膜，使燃料電池組失效。
為了保持膜電極各點(diǎn)性能的一致性，主要有兩種途徑1、細(xì)化流道使流道寬度變細(xì)，增加流道數(shù)目，使氣體分布盡量均勻；2、流場(chǎng)設(shè)計(jì)采用蛇型流場(chǎng)，使氣體分布盡量均勻；但是，上述兩種技術(shù)都有一個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)無(wú)法解決，即氣體進(jìn)口和氣體出口分別位于流場(chǎng)板的兩端，在氣體進(jìn)口端沿流道到達(dá)出口端的過程中，反應(yīng)物的濃度是逐步降低的，靠近出口端的反應(yīng)總是最不充分的，而且由于出口處靠近流場(chǎng)板邊緣，散熱條件好，所以出口端的溫度最低，同時(shí)由于反應(yīng)生成的水一直沿流道輸送，到達(dá)出口端時(shí)很容易由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，從而堵塞出口，嚴(yán)重影響電池性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型供一種燃料電池流場(chǎng)板，用該流場(chǎng)板制得的燃料電池性能穩(wěn)定而且壽命較長(zhǎng)。
本實(shí)用新型可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種燃料電池流場(chǎng)板，包括流場(chǎng)板本體、設(shè)在該流場(chǎng)板本體上的流道、與該流道連通的氣體進(jìn)口和氣體出口，所述流場(chǎng)板的兩端均設(shè)有氣體進(jìn)口，流場(chǎng)板的中部設(shè)有氣體出口，各氣體進(jìn)口通過至少一條流道與氣體出口相連通。
在本實(shí)用新型中，所述兩氣體進(jìn)口可以位于流場(chǎng)板兩端的同側(cè)，也可以位于流場(chǎng)板兩端的對(duì)側(cè)；氣體出口位于流場(chǎng)板的中心部位。
本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，使燃料氫氣或氧化劑(氧氣、空氣)的濃度在從流場(chǎng)板外側(cè)到中心位置的方向上越來(lái)越低，在外側(cè)濃度最高，在中心位置的濃度最低，實(shí)際上使膜電極上越靠近中心位置反應(yīng)熱越少，降低了膜電極各點(diǎn)的散熱要求，從而使燃料電池的性能保持在較佳狀態(tài)，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，燃料電池流場(chǎng)板由流場(chǎng)板本體、氣體進(jìn)口1、氣體出口2和設(shè)在該流場(chǎng)板本體上的流道3組成。流場(chǎng)板左上端和流場(chǎng)板右下端各設(shè)有一氣體進(jìn)口1，流場(chǎng)板的對(duì)稱中心上設(shè)有一氣體出口2，每個(gè)氣體進(jìn)口1至少通過一條流道3與氣體出口2相連通。
兩氣體進(jìn)口1出可設(shè)在流場(chǎng)板上、下兩端的左側(cè)，也可同時(shí)設(shè)在右側(cè)，并不限于圖1中所示的位置。氣體出口2也可位于流場(chǎng)板中部左側(cè)或右側(cè)，但是在中心位置的效果最好，能滿足膜電極各點(diǎn)的散熱要求，從而使燃料電池的性能保持在較佳狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種燃料電池流場(chǎng)板，包括流場(chǎng)板本體、設(shè)在該流場(chǎng)板本體上的流道(3)、與該流道(3)連通的氣體進(jìn)口(1)和氣體出口(2)，其特征在于所述流場(chǎng)板的兩端均設(shè)有氣體進(jìn)口(1)，流場(chǎng)板的中部設(shè)有氣體出口(2)，各氣體進(jìn)口(1)通過至少一條流道(3)與氣體出口(2)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池流場(chǎng)板，其特征在于所述兩氣體進(jìn)口(1)位于流場(chǎng)板兩端的同側(cè)或?qū)?cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的燃料電池流場(chǎng)板，其特征在于氣體出口(2)位于流場(chǎng)板的中心部位。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種燃料電池流場(chǎng)板，包括流場(chǎng)板本體、設(shè)在該流場(chǎng)板本體上的流道(3)、與該流道(3)連通的氣體進(jìn)口(1)和氣體出口(2)，所述的氣體進(jìn)口(1)設(shè)在流場(chǎng)板的上端和下端，氣體出口(2)設(shè)在流場(chǎng)板的中心位置，各氣體進(jìn)口(1)和氣體出口(2)通過至少一條流道(3)連通。采用該流場(chǎng)板制得的燃料電池性能穩(wěn)定而且壽命較長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01M4/86GK2904316SQ200620070710
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
發(fā)明者岳江寧, 李相哲, 陳雪鳳 申請(qǐng)人:春蘭(集團(tuán))公司