极板、双极板及其燃料电池的制作方法

本技术属于燃料电池设计，具体涉及一种极板、双极板及其燃料电池。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池电堆是一种可以将氢气的化学能转换为电能的装置。双极板和膜电极是构成燃料电池电堆的核心零部件，双极板和膜电极相互堆叠组成燃料电池电堆的堆芯。双极板在电堆中起隔绝氢、空、水三腔，给堆芯起支撑、导电、水汽的均匀分配等作用。膜电极是发生电化学反应的场所，膜电极由阴阳极碳纸、阴阳极催化层、质子交换膜组成。

2、现使用较多的双极板为金属双极板和石墨双极板，都是由阴阳极板组合在一起构成。金属双极板的生产工艺为冲压、焊接、涂层、密封，石墨双极板的生产工艺为雕刻或者模压，制作出两个单板后粘接构成石墨双极板，金属双极板的制作工艺难于石墨双极板。双极板的结构目前大多都是“两板三场”结构，双极板按照其结构功能划分可分为歧管口101、过桥区102、分配区103、活化区100、密封槽结构104以及巡检区，常规的双极板结构如图1所示。歧管口101使得气体进入到每片双极板上，过桥区102既要支撑起双极板的密封垫，又要使得气体从歧管位置通过过桥区102，顺利到达分配区103，分配区103将气体进行分配，使得气体均匀分布在双极板的流道上，活化区100为双极板的反应区，气体于此位置在膜电极上催化并反应；密封槽结构104用于将密封垫贴在双极板上，进行气体密封；巡检区内的巡检结构则用于将每片双极板的信号采集，以供电堆的信号检测。

3、目前双极板的活化区100内的流道结构主要有直流道、蜿蜒流道、蛇形流道等，流道结构如图2所示，这种常规的流道结构在使用时有一些弊端，如流道位置的气体扩散效果差，双极板脊背部气体扩散效果差，脊背部排水较差，接触电阻偏大，直流道一般压降小、蛇形流道一般压降偏大等问题。

技术实现思路

1、因此，本实用新型提供一种极板、双极板及其燃料电池，能够解决现有技术中双极板的活化区内的流道结构气体扩散效果差及排水效果差等的技术问题。

2、为了解决上述问题，本实用新型提供一种极板，包括极板本体，所述极板本体的第一侧面上具有活化区，

3、所述活化区内构造有多条沿第一方向延伸的流道，各所述流道包括多个合流段与分流段，各所述合流段与分流段沿所述第一方向连续且交替设置，且所述合流段的流通面积小于所述分流段的流通面积。

4、在一些实施方式中，

5、沿垂直于所述第一方向的第二方向，一条所述流道中的所述合流段和与之相邻的所述流道中的所述分流段交替设置。

6、在一些实施方式中，

7、所述分流段包括第一支流道与第二支流道，所述合流段由主流道构成，所述主流道、第一支流道及第二支流道的流通面积皆相等。

8、在一些实施方式中，

9、在所述分流段处所对应的所述极板本体的第一侧面上具有支撑体，所述支撑体具有与所述第一方向平行的第一对称轴线，所述主流道的中心轴线与所述第一对称轴线同轴，所述第一支流道与所述第二支流道处于所述支撑体的相对两侧且关于所述第一对称轴线对称。

10、在一些实施方式中，

11、所述支撑体为六边形，所述支撑体还具有与所述第二方向平行的第二对称轴线，所述六边形与所述第一对称轴线平行的两边的长度大于剩余各边的长度。

12、在一些实施方式中，

13、所述极板为石墨极板，所述流道采用雕刻或模压工艺加工形成。

14、在一些实施方式中，

15、所述极板为金属极板，所述流道采用蚀刻或冲压工艺加工形成。

16、本实用新型还提供一种双极板，包括上述的极板。

17、在一些实施方式中当所述极板为石墨极板时，两个所述石墨极板粘接贴合形成所述双极板；和/或，

18、当所述极板为金属极板时，两个所述金属极板激光焊接形成所述双极板。

19、本实用新型还提供一种燃料电池，包括上述的双极板。

20、本实用新型提供的一种极板、双极板及其燃料电池，具有以下

21、有益效果：

22、流道具有连通的合流段与分流段交替形成，由于合流段的流通面积小于所述分流段的流通面积因此分流段流出的气体在合流段处由于流道各个位置处的流量相同导致在合流段内的对应压强和流速得到提高，也即各流道之间以及流道内的合流段与分流段之间产生气压差，在该气压差的驱动作用下，气体能够更加顺畅地向膜电极的gdl中扩散，同时，在应用过程中，对应的阴极极板产生的反应水汽还未聚集较多的情况下，在此气体压差驱使下，水汽会快速从极板脊背部吹出进入流道，这种流场结构中同一流道的合流位置，气体压力合流速较快，也可使得流道中的水排出极板，也即本实用新型中的基板由于设置了前述流道既能提高气体的传质，也能加快流场中的排水性，降低膜电极水淹概率，从而提升电堆性能及使用寿命。

技术特征：

1.一种极板，包括极板本体(1)，所述极板本体(1)的第一侧面上具有活化区(100)，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的极板，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的极板，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，

8.一种双极板，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的极板。

9.根据权利要求8所述的双极板，其特征在于，当所述极板为石墨极板时，两个所述石墨极板粘接贴合形成所述双极板；和/或，

10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求8或9所述的双极板。

技术总结本技术提供一种极板、双极板及其燃料电池，其中极板，包括极板本体，所述极板本体的第一侧面上具有活化区，所述活化区内构造有多条沿第一方向延伸的流道，各所述流道包括多个合流段与分流段，各所述合流段与分流段沿所述第一方向连续且交替设置，且所述合流段的流通面积小于所述分流段的流通面积。本技术既能提高气体的传质，也能加快流场中的排水性，降低膜电极水淹概率，从而提升电堆性能及使用寿命。技术研发人员：刘洪伟,李帅,袁蕴超,钱永强,朱铮栩,王海峰,王利生受保护的技术使用者：浙江锋源氢能科技有限公司技术研发日：20231109技术公布日：2024/7/9