CN208570781U - 一种燃料电池双极板和燃料电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池双极板和燃料电池电堆，包括：位于双极板的第一侧的阳极反应物进口和阴极反应物出口、位于双极板的第二侧的阳极反应物出口和阴极反应物进口、位于双极板的第三侧的冷却液进口、位于双极板的第四侧的冷却液出口；阳极反应物通道和阴极反应物通道在第一侧至第二侧的方向上延伸，冷却液通道在第三侧至第四侧的方向上延伸，其中，多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上依次增大或先增大后减小，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度，还可以实现在反应物流动方向上的温度梯度，实现燃料电池内的水热平衡。

Description

一种燃料电池双极板和燃料电池电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池双极板和燃料电池电堆。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。由于燃料电池具有启动方便、高能量密度、长寿命、零排放以及高能量转化效率等优点，因此，已经被广泛应用在自动车、通信基站和便携式电动工具等的电源中。

燃料电池工作时，阳极反应物(如氢气)输入到阳极电极侧，阴极反应物(如氧气)输入到阴极电极侧，阳极反应物和阴极反应物在电极和电解质的界面上发生氧化还原反应，产生电流，输出电能。但是，由于燃料电池在运行时会生成水并放出大量的热量，因此，若不及时将生成的水移出，或者，不及时对燃料电池进行散热，将会影响燃料电池的性能和寿命。

近年来，燃料电池自增湿成为研究的热点之一，通过设计燃料电池电池堆的结构，可以实现燃料电池的水热平衡。其通常采用反应物逆流的燃料电池结构，即使阳极反应物(如氢气)和阴极反应物(如氧气)的流向相反，如图1所示，阴极反应物进口10、冷却液进口11、阳极反应物出口12同处于双极板的一个短边侧，阴极反应物出口13、冷却液出口14、阳极反应物进口15同处于双极板的另一个短边侧，基于此，选用合适的质子交换膜，可以使阴极反应物出口13的气态水扩散到阳极反应物进口15，以增加阳极反应物的湿度。同时，可以采用循环泵，将阳极反应物出口12没有消耗掉的阳极反应物再次通入到阳极反应物进口15进行反应，循环的阳极反应物从电池堆内带出的气态水也能对阳极反应物进口15的气体以及阴极反应物进口10进行加湿。

但是，冷却液进出口会占用双极板短边侧的空间，给阳极反应物进出口以及阴极反应物进出口的面积带来限制，也会降低双极板的机械强度，同时冷却液进出口与阳极反应物进出口或阴极反应物进出口相邻，容易造成冷却液与阳极反应物或阴极反应物之间的窜漏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种燃料电池双极板和燃料电池电堆，以解决冷却液进出口占用双极板短边侧的空间，给气体进出口的设计带来限制、降低双极板的机械强度以及造成冷却液与阳极反应物或阴极反应物之间窜漏的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种燃料电池双极板，包括：

位于所述双极板的第一侧的阳极反应物进口和阴极反应物出口、位于所述双极板的第二侧的阳极反应物出口和阴极反应物进口、位于所述双极板的第三侧的冷却液进口、位于所述双极板的第四侧的冷却液出口，所述第二侧与所述第一侧相对，所述第四侧与所述第三侧相对；

位于所述双极板一侧表面的多个阳极反应物通道、位于所述双极板相对的另一侧表面的多个阴极反应物通道和位于所述双极板内部的多个并列的冷却液通道；所述阳极反应物通道和所述阴极反应物通道在所述第一侧至所述第二侧的方向上延伸，所述冷却液通道在所述第三侧至所述第四侧的方向上延伸；

所述阳极反应物通道的入口与所述阳极反应物进口连通，所述阳极反应物通道的出口与所述阳极反应物出口连通；所述阴极反应物通道的入口与所述阴极反应物进口连通，所述阴极反应物通道的出口与所述阴极反应物出口连通；所述冷却液通道的入口与所述冷却液进口连通，所述冷却液通道的出口与所述冷却液出口连通，其中，所述多个冷却液通道的横截面的面积在所述阴极反应物进口至所述阴极反应物出口的方向上依次增大，或者，所述多个冷却液通道的横截面的面积在所述阴极反应物进口至所述阴极反应物出口的方向上先增大后减小。

优选地，所述双极板包括交叠的第一面板和第二面板；

所述第一面板和所述第二面板都具有沿所述第一侧至所述第二侧的方向延伸的多个第一凸起以及沿所述第三侧至所述第四侧的方向延伸的多个第二凸起；

相邻的两个所述第一凸起之间具有第一凹槽，所述第一面板表面的第一凹槽构成所述阳极反应物通道，所述第二面板表面的第二凹槽构成所述阴极反应物通道；所述第一面板的第二凸起和所述第二面板的第二凸起构成所述冷却液通道。

优选地，所述第一面板和所述第二面板通过相邻的两个所述第二凸起之间的第二凹槽固定连接。

优选地，所述第一面板上的第二凹槽与所述第二面板上对应的第二凹槽通过焊接或粘接的方式固定连接。

优选地，所述第一面板和所述第二面板为金属面板，或者，所述第一面板和所述第二面板为石墨面板。

优选地，所述冷却液通道与所述阳极反应物通道或所述阴极反应物通道的夹角为30°～90°，包括端点值。

一种燃料电池电堆，包括第一端板、第二端板、位于所述第一端板和所述第二端板之间的多个双极板以及位于相邻的两个所述双极板之间的膜电极组件；

所述膜电极组件包括阳极电极、阴极电极以及位于所述阳极电极和所述阴极电极之间的质子交换膜；

所述双极板为如上任一项所述的双极板；靠近所述阳极电极一侧的所述双极板表面的反应物通道内的反应物为阳极反应物；靠近所述阴极电极一侧的所述双极板表面的反应物通道内的反应物为阴极反应物。

优选地，所述双极板上的冷却液进口通过第一冷却液分配通道与所述电堆的冷却液入口连通，所述双极板上的冷却液出口通过第二冷却液分配通道与所述电堆的冷却液出口连通。

优选地，所述第一冷却液分配通道和所述第二冷却液分配通道全部位于所述第一端板上；

或者，所述第一冷却液分配通道和所述第二冷却液分配通道全部位于所述第二端板上；

或者，所述第一冷却液分配通道位于所述第一端板上、所述第二冷却液分配通道位于所述第二端板上；

或者，所述第二冷却液分配通道位于所述第一端板上、所述第一冷却液分配通道位于所述第二端板上。

优选地，所述第一冷却液分配通道和所述第二冷却液分配通道为条状通道。

与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的燃料电池双极板和燃料电池电堆，阳极反应物进口和阴极反应物出口位于双极板的第一侧、阳极反应物出口和阴极反应物进口位于双极板的第二侧、冷却液进口位于双极板的第三侧、冷却液出口位于双极板的第四侧，也就是说，冷却液进出口与反应物进出口(包括阳极反应物进出口和阴极反应物进出口)位于双极板的不同侧，基于此，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度；

并且，由于多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上依次增大，或者，多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上先增大后减小，因此，可以实现冷却液在阴极反应物流动方向上的温度梯度，进而可以实现燃料电池内的水热平衡。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的一种双极板的结构示意图；

图2为现有的另一种双极板的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种双极板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种双极板的结构示意图；

图5为图3所示的双极板沿AA’切割线的剖面结构示意图；

图6为图3所示的双极板沿BB’切割线的剖面结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种燃料电池电堆的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的包括图3所示的双极板的燃料电池电堆的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的包括图4所示的双极板的燃料电池电堆的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，冷却液进出口会占用双极板短边侧的空间，给阳极反应物进出口以及阴极反应物进出口的面积带来限制，也会降低双极板的机械强度，同时冷却液进出口与阳极反应物进出口或阴极反应物进出口相邻，容易造成冷却液与阳极反应物或阴极反应物之间的窜漏。

实用新型人研究发现，虽然可以将冷却液进出口设置在双极板的长边侧，如图2所示，冷却液进口11位于双极板的一个长边侧，冷却液出口14位于双极板的另一个长边侧，但是，由于冷却液在阴极反应物流动方向上没有温度梯度，即在箭头所述方向上的冷却液的温度是基本一致的，因此，不能利用吸收热量后的冷却液对电池产生的水进行加热，从而不能使液态水转变为气态水并随阴极反应物流出，进而难以实现燃料电池的自增湿和水热平衡。

基于此，本实用新型提供了一种燃料电池双极板，以克服现有技术存在的上述问题，包括：

位于所述双极板的第一侧的阳极反应物进口和阴极反应物出口、位于所述双极板的第二侧的阳极反应物出口和阴极反应物进口、位于所述双极板的第三侧的冷却液进口、位于所述双极板的第四侧的冷却液出口，所述第二侧与所述第一侧相对，所述第四侧与所述第三侧相对；

位于所述双极板一侧表面的多个阳极反应物通道、位于所述双极板相对的另一侧表面的多个阴极反应物通道和位于所述双极板内部的多个并列的冷却液通道；所述阳极反应物通道和所述阴极反应物通道在所述第一侧至所述第二侧的方向上延伸，所述冷却液通道在所述第三侧至所述第四侧的方向上延伸；

所述阳极反应物通道的入口与所述阳极反应物进口连通，所述阳极反应物通道的出口与所述阳极反应物出口连通；所述阴极反应物通道的入口与所述阴极反应物进口连通，所述阴极反应物通道的出口与所述阴极反应物出口连通；所述冷却液通道的入口与所述冷却液进口连通，所述冷却液通道的出口与所述冷却液出口连通，其中，所述多个冷却液通道的横截面的面积在所述阴极反应物进口至所述阴极反应物出口的方向上依次增大，或者，所述多个冷却液通道的横截面的面积在所述阴极反应物进口至所述阴极反应物出口的方向上先增大后减小。

本实用新型提供的燃料电池双极板和电堆，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度，还可以实现在阴极反应物流动方向上的温度梯度，实现燃料电池内的水热平衡。

以上是本实用新型的核心思想，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种燃料电池双极板，该燃料电池优选为质子交换膜染料电池，阳极反应物优选为氢气，阴极反应物优选为氧气，但是，本实用新型并不仅限于此。

如图3所示，该燃料电池双极板包括位于双极板的第一侧A1的阳极反应物进口20和阴极反应物出口30、位于双极板的第二侧A2的阳极反应物出口21和阴极反应物进口31、位于双极板的第三侧A3的冷却液进口40、位于双极板的第四侧A4或第三侧A3的冷却液出口41，其中，第二侧A2为与第一侧A1相对的侧边，第四侧A4为与第三侧A3相对的侧边，第二侧A2与第三侧A3相邻。

本实施例中，冷却液进口40位于双极板的第三侧A3，冷却液出口41位于双极板的第四侧A4，当然，本实用新型并不仅限于此，在其他实施例中，冷却液进口40也可以位于双极板的第四侧A4，冷却液出口41也可以位于双极板的第三侧A3。优选地，冷却液进口40位于靠近阴极反应物进口31的一侧，冷却液出口41位于与冷却液进口40相对的另一侧。

本实施例中，双极板的中部为反应流场，分布有反应通道和冷却液通道。具体地，该双极板包括位于双极板中部且位于双极板一侧表面的多个平行排列的阳极反应物通道22、位于双极板相对的另一侧表面的平行排列的多个阴极反应物通道32和位于双极板内部的多个平行排列的冷却液通道42。

需要说明的是，图3中阳极反应物通道22在垂直于双极板方向上的投影与阴极反应物通道32在垂直于双极板方向上的投影重叠，即阳极反应物通道22与阴极反应物通道32一一对应。

如图3所示，阳极反应物通道22和阴极反应物通道32在第一侧A1至第二侧A2的方向上延伸，冷却液通道42在第三侧A3至第四侧A4的方向上延伸。例如，阳极反应物通道22和阴极反应物通道32为从左往右延伸的通道，冷却液通道42为从下往上延伸的通道。

其中，阳极反应物通道22的入口与阳极反应物进口20连通，阳极反应物通道22的出口与阳极反应物出口21连通；阴极反应物通道32的入口与阴极反应物进口31连通，阴极反应物通道32的出口与阴极反应物出口30连通；冷却液通道42的入口与冷却液进口40连通，冷却液通道42的出口与冷却液出口41连通。

其中，如图3所示，多个冷却液通道42的横截面的面积在阴极反应物进口31至阴极反应物出口30的方向上依次增大，或者，如图4所示，多个冷却液通道42的截面积在阴极反应物进口31至阴极反应物出口30的方向上先增大后减小。具体地，横截面的面积是指冷却液通道42沿图3或图4中AA’切割线切割形成的横截面的面积。

由于冷却液进口40和出口41与反应物进出口(包括阳极反应物进口20、出口21和阴极反应物进口31、出口30)位于双极板的不同侧，因此，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度。

并且，在冷却液从冷却液进口40进入冷却液通道42到从冷却液出口41流出的过程中，冷却液吸收燃料电池各个区域产生的热量，由于冷却液通道42横截面的面积在阴极反应物进口31至阴极反应物出口30的方向上依次增大或者先增大后减小，因此，吸收热量后的冷却液的温度在阴极反应物进口31至阴极反应物出口30的方向上依次增大或者先增大后减小，而温度较高的冷却液可以将燃料电池产生的液态水升华为气态水，使气态水随阴极反应物从阴极反应物出口30流出，因此，可以通过冷却液在阴极反应物流动方向上的温度梯度实现燃料电池内的水热平衡。

由于燃料电池中的水是在阴极电极侧产生的，因此，冷却液进口40位于双极板靠近阴极反应物进口31的一侧，冷却液出口41位于双极板靠近阴极反应物出口30的一侧，以使冷却液能够在阴极反应物流动方向上实现温度梯度，使气态水随阴极反应物从阴极反应物出口30流出。

本实施例中，双极板上的冷却液进口10通过第一冷却液分配通道与燃料电池电堆的冷却液入口连通，双极板上的冷却液出口41通过第二冷却液分配通道与燃料电池电堆的冷却液出口连通。优选地，该第一冷却液分配通道和第二冷却液分配通道为条状通道。

需要说明的是，第一冷却液分配通道和第二冷却液分配通道可以位于双极板上，也可以不位于双极板上。本实施例中，为了简化双极板结构以及制作工艺，将第一冷却液分配通道和第二冷却液分配通道设置在了燃料电池的端板上，具体结构在后续实施例中会详细说明，并且，燃料电池的所有双极板可以共用第一冷却液分配通道和第二冷却液分配通道，从而进一步简化了燃料电池的结构。

本实施例中，如图5和图6所示，图5为图3所示的双极板沿AA’切割线的剖面结构示意图，图6为图3所示的双极板沿BB’切割线的剖面结构示意图，双极板包括交叠的第一面板50和第二面板51。第一面板50和第二面板51都具有沿第一侧A1至第二侧A2的方向延伸的多个第一凸起52以及沿第三侧A3至第四侧A4的方向延伸的多个第二凸起53。

如图5所示，第一面板50的第二凸起53和第二面板51的第二凸起53构成冷却液通道42。需要说明的是，第一面板50的第二凸起53和第二面板51的第二凸起53一一对应，并且，第一面板50和第二面板51通过相邻的两个第二凸起53之间的第二凹槽55固定连接，以将相邻的冷却液通道42隔离开，避免流向相反的冷却液之间相互干扰。

具体地，第一面板50上的第二凹槽55与第二面板51上对应的第二凹槽55可以通过焊接或粘接的方式固定连接，当然，本实用新型并不仅限于此，在其他实施例中，二者还可以通过其他方式固定连接。其中，图5中冷却液沿垂直于纸面的方向流动，阳极反应物(如氢气)或阴极反应物(如氧气)沿从左往右的方向流动，或者，阳极反应物(如氢气)或阴极反应物(如氧气)沿从右往左的方向流动。

如图6所示，相邻的两个第一凸起52之间具有第一凹槽54，第一面板50表面的第一凹槽54为阳极反应物通道，第二面板51表面的第二凹槽54为阴极反应物通道。其中，阳极反应物(如氢气)或阴极反应物(如氧气)沿垂直于纸面的方向流动。

具体地，本实施例中的双极板可以与另一个双极板以及膜电极组件构成电池单元，该膜电极组件包括阳极电极、质子交换膜和阴极电极，即按照双极板、阳极电极、质子交换膜、阴极电极和双极板的顺序安装形成电池单元。第一个双极板靠近阳极电极一侧表面的第二凹槽54与阳极电极围成阳极反应物通道，第二个双极板靠近阴极电极一侧表面的第二凹槽54与阴极电极围成阴极反应物通道，向第一个双极板靠近阳极电极一侧表面的阳极反应物通道通入阳极反应物、向第二个双极板靠近阴极电极一侧表面的阴极反应物通道通入阴极反应物后，阳极反应物(如氢气)和阴极反应物(如氧气)在阳极电极、质子交换膜和阴极电极界面发生化学反应，产生电流、输出电能。

进一步地，本实施例中的第一面板50和第二面板51为金属面板，或者，第一面板50和第二面板51为石墨面板，当然，本实用新型也并不仅限于此，在其他实施例中，双极板还也可以是其他材料的双极板。

本实施例中，冷却液通道42与阳极反应物通道22或阴极反应物通道32之间的夹角为90°，当然，本实用新型并不仅限于此，本实用新型中冷却液通道42与阳极反应物通道22或阴极反应物通道32之间的夹角可以在30°～90°范围内，包括端点值。

本实施例中，如图3所示，阳极反应物从阳极反应物进口20进入双极板后，还需通过第一阳极反应物分配通道23进入阳极反应物通道22，阳极反应物从阳极反应物通道22流出后还需通过第二阳极反应物分配通道24流出阳极反应物出口21。同样，阴极反应物从阴极反应物进口31进入双极板后，还需通过第一阴极反应物分配通道33进入阴极反应物通道32，阴极反应物从阴极反应物通道32流出后还需通过第二阴极反应物分配通道34流出阴极反应物出口30。

其中，第一阳极反应物分配通道23与阳极反应物通道22之间具有一小于90度的夹角，第二阳极反应物分配通道24与阳极反应物通道22之间具有一大于90度的夹角，且第一阳极反应物分配通道23和第二阳极反应物24分配通道的弯折方向相反。第一阴极反应物分配通道33与阴极反应物通道32之间具有一小于90度的夹角，第二阴极反应物分配通道34与阴极反应物通道32之间具有一大于90度的夹角，且第一阴极反应物分配通道33和第二阴极反应物分配通道34的弯折方向相反。

第一阳极反应物分配通道23、第二阳极反应物分配通道24、第一阴极反应物分配通道33和第二阴极反应物分配通道34是根据反应物进出口位置设计的，具体长度和角度等可以根据实际情况进行调整，在此不再说明。

本实用新型实施例提供的燃料电池双极板，阳极反应物进口和阴极反应物出口位于双极板的第一侧、阳极反应物出口和阴极反应物进口位于双极板的第二侧、冷却液进口位于双极板的第三侧、冷却液出口位于双极板的第三侧或第四侧，也就是说，冷却液进出口与反应物进出口(包括阳极反应物进出口和阴极反应物进出口)位于双极板的不同侧，基于此，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度；

并且，由于多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上依次增大，或者，多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上先增大后减小，因此，可以实现冷却液在阴极反应物流动方向上的温度梯度，进而可以实现燃料电池内的水热平衡。

本实用新型实施例还提供了一种燃料电池电堆，如图7所示，包括第一端板60、第二端板61、位于第一端板60和第二端板61之间的多个双极板62以及位于相邻的两个双极板62之间的膜电极组件63，该膜电极组件63包括阳极电极、阴极电极以及位于阳极电极和阴极电极之间的质子交换膜。当然，本实施例中的燃料电池电堆还包括单极板、集流板、绝缘板等结构，在此不再赘述。

其中，双极板62为如上实施例所述的双极板；靠近阳极电极一侧的双极板62表面的反应物通道内的反应物为阳极反应物；靠近阴极电极一侧的双极板62表面的反应物通道内的反应物为阴极反应物。向膜电极组件63一侧的双极板62靠近阳极电极一侧表面的阳极反应物通道通入阳极反应物、向膜电极组件63另一侧的第二个双极板62靠近阴极电极一侧表面的阴极反应物通道通入阴极反应物后，阳极反应物(如氢气)和阴极反应物(如氧气)在阳极电极、质子交换膜和阴极电极界面发生化学反应，产生电流、输出电能。

本实施例中，图8所示的燃料电池电堆包括图3所示依次增大的双极板，图9所示的燃料电池电堆包括图4所示先增大后减小的双极板，每个双极板上的所有冷却液进口40通过第一冷却液分配通道602与电堆的冷却液入口601连通，每个双极板上的所有冷却液出口41通过第二冷却液分配通道604与电堆的冷却液出口603连通。具体地，第一冷却液分配通道602和第二冷却液分配通道604都为条形通道。

本实施例中，如图8和图9所示，第一冷却液分配通道602和第二冷却液分配通道604全部位于第一端板60上，或者，第一冷却液分配通道602和第二冷却液分配通道604全部位于第二端板61上；或者，第一冷却液分配通道602位于第一端板60上、第二冷却液分配通道604位于第二端板61上，或者，第二冷却液分配通道604位于第一端板60上、第一冷却液分配通道602位于第二端板61上。

下面以图8所示的结构为例，对冷却液的流动路径进行说明，图9所示结构的冷却液流动过程与此原理相同，在此不再赘述。并且，为了使得流动路径更清楚，图8和图9中并未画出膜电极组件等。

冷却液从第一端板60上的冷却液入口601进入第一冷却液分配通道602，然后通过第一冷却液分配通道602进入所有双极板上的各个冷却液进口40并列形成的通道，即进入所有双极板上的各个冷却液进口40，并到达冷却液通道42，之后从冷却液通道42以及冷却液出口41流出双极板，通过所有双极板的各个冷却液出口41并列形成的通道进入第二冷却液分配通道604，然后通过第二冷却液分配通道604流向第一端板60上的冷却液出口603，并从冷却液出口603流出燃料电池电堆。

需要说明的是，第一端板60上还具有阴极反应物入口605、阳极反应物入口606、阴极反应物出口607和阳极反应物出口608。阳极反应物从阳极反应物入口606以及所有双极板上的阳极反应物进口20进入阳极反应物通道，从所有双极板上的阳极反应物出口21以及阳极反应物出口608流出燃料电池电堆。同样，阴极反应物从阴极反应物入口605以及所有双极板上的阴极反应物进口31进入阴极反应物通道，从所有双极板上的阴极反应物出口30以及阴极反应物出口607流出燃料电池电堆。

本实施例提供的燃料电池电堆，阳极反应物进口和阴极反应物出口位于双极板的第一侧、阳极反应物出口和阴极反应物进口位于双极板的第二侧、冷却液进口位于双极板的第三侧、冷却液出口位于双极板的第三侧或第四侧，也就是说，冷却液进出口与反应物进出口(包括阳极反应物进出口和阴极反应物进出口)位于双极板的不同侧，基于此，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度；

并且，由于多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上依次增大，或者，多个冷却液通道的横截面的面积在阴极反应物进口至阴极反应物出口的方向上先增大后减小，因此，可以实现冷却液在阴极反应物流动方向上的温度梯度，进而可以实现燃料电池内的水热平衡。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池双极板，其特征在于，包括：

位于所述双极板的第一侧的阳极反应物进口和阴极反应物出口、位于所述双极板的第二侧的阳极反应物出口和阴极反应物进口、位于所述双极板的第三侧的冷却液进口、位于所述双极板的第四侧的冷却液出口，所述第二侧与所述第一侧相对，所述第四侧与所述第三侧相对；

位于所述双极板一侧表面的多个阳极反应物通道、位于所述双极板相对的另一侧表面的多个阴极反应物通道和位于所述双极板内部的多个并列的冷却液通道；所述阳极反应物通道和所述阴极反应物通道在所述第一侧至所述第二侧的方向上延伸，所述冷却液通道在所述第三侧至所述第四侧的方向上延伸；

所述阳极反应物通道的入口与所述阳极反应物进口连通，所述阳极反应物通道的出口与所述阳极反应物出口连通；所述阴极反应物通道的入口与所述阴极反应物进口连通，所述阴极反应物通道的出口与所述阴极反应物出口连通；所述冷却液通道的入口与所述冷却液进口连通，所述冷却液通道的出口与所述冷却液出口连通，其中，所述多个冷却液通道的横截面的面积在所述阴极反应物进口至所述阴极反应物出口的方向上依次增大，或者，所述多个冷却液通道的横截面的面积在所述阴极反应物进口至所述阴极反应物出口的方向上先增大后减小。

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板包括交叠的第一面板和第二面板；

所述第一面板和所述第二面板都具有沿所述第一侧至所述第二侧的方向延伸的多个第一凸起以及沿所述第三侧至所述第四侧的方向延伸的多个第二凸起；

相邻的两个所述第一凸起之间具有第一凹槽，所述第一面板表面的第一凹槽构成所述阳极反应物通道，所述第二面板表面的第二凹槽构成所述阴极反应物通道；所述第一面板的第二凸起和所述第二面板的第二凸起构成所述冷却液通道。

3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一面板和所述第二面板通过相邻的两个所述第二凸起之间的第二凹槽固定连接。

4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一面板上的第二凹槽与所述第二面板上对应的第二凹槽通过焊接或粘接的方式固定连接。

5.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一面板和所述第二面板为金属面板，或者，所述第一面板和所述第二面板为石墨面板。

6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述冷却液通道与所述阳极反应物通道或所述阴极反应物通道的夹角为30°～90°，包括端点值。

7.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括第一端板、第二端板、位于所述第一端板和所述第二端板之间的多个双极板以及位于相邻的两个所述双极板之间的膜电极组件；

所述膜电极组件包括阳极电极、阴极电极以及位于所述阳极电极和所述阴极电极之间的质子交换膜；

所述双极板为权利要求1～6任一项所述的双极板；靠近所述阳极电极一侧的所述双极板表面的反应物通道内的反应物为阳极反应物；靠近所述阴极电极一侧的所述双极板表面的反应物通道内的反应物为阴极反应物。

8.根据权利要求7所述的电堆，其特征在于，所述双极板上的冷却液进口通过第一冷却液分配通道与所述电堆的冷却液入口连通，所述双极板上的冷却液出口通过第二冷却液分配通道与所述电堆的冷却液出口连通。

9.根据权利要求8所述的电堆，其特征在于，所述第一冷却液分配通道和所述第二冷却液分配通道全部位于所述第一端板上；

或者，所述第一冷却液分配通道和所述第二冷却液分配通道全部位于所述第二端板上；

或者，所述第一冷却液分配通道位于所述第一端板上、所述第二冷却液分配通道位于所述第二端板上；

或者，所述第二冷却液分配通道位于所述第一端板上、所述第一冷却液分配通道位于所述第二端板上。

10.根据权利要求9所述的电堆，其特征在于，所述第一冷却液分配通道和所述第二冷却液分配通道为条状通道。