CN220209020U - 一种阴阳极双对流自增湿双极板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阴阳极双对流自增湿双极板，包括阴极板以及在阴极板一面对应设置的阳极板，阴极板板面的两端分别设有若干空气进气槽，阴极板的板面上还设有若干空气流道，空气流道内分别设有2个空气导流凸起，空气导流凸起将各空气流道分为3条空气流槽，阳极板板面的两端分别设有若干氢气进气槽，阳极板板面上还设有若干氢气流道，氢气流道与氢气进气槽之间分别设有第一氢气导流槽以及第二氢气导流槽，氢气流道内分别设有两个氢气导流凸起，氢气导流凸起将各所述氢气流道分为3条氢气流槽，本实用新型通过将气体在阴极板和阳极板内以及阴阳极板之间形成对流，可以保证气体在双极板内流动时自行增湿，本实用新型属于氢燃料电池技术领域。

Description

一种阴阳极双对流自增湿双极板

技术领域

本实用新型属于氢燃料电池技术领域，更具体而言，涉及一种阴阳极双对流自增湿双极板。

背景技术

氢燃料电池电堆作为新能源产品之一，电堆的性能价比对于其应用市场的推广尤为重要，如何缩减燃料电池发电***的成本也越来越具挑战，对燃料电池***，增湿器主要用于对电堆进入的空气以及氢气进行增温增湿，是氢燃料电池中不可或缺的重要组成部分。

但在现有技术中，增湿器的体积较大，从而造成氢燃料电池发电***复杂，进而使得制造成本相对较高，如果双极板能够自行增湿，氢燃料电池***就可以省去增湿器的设置，从而降低制造成本。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种能够自行增湿的氢燃料电池双极板。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种阴阳极双对流自增湿双极板，包括阴极板以及在所述阴极板一侧对应设置的阳极板，所述阴极板板面的两端分别设有若干空气进气槽，所述空气进气槽为互相平行设置，所述阴极板的板面上还设有若干空气流道，所述空气流道为相互平行设置，所述空气流道内分别设有2个空气导流凸起，所述空气导流凸起将各所述空气流道分为3条空气流槽，所述阳极板板面的两端分别设有若干氢气进气槽，若干所述氢气进气槽为互相平行设置，所述阳极板板面上还设有若干氢气流道，若干所述氢气流道为互相平行设置，所述氢气流道与所述氢气进气槽之间分别设有第一氢气导流槽以及第二氢气导流槽，所述氢气流道内分别设有两个氢气导流凸起，所述氢气导流凸起将各所述氢气流道分为3条氢气流槽。

本实用新型的一个特定的实施例中，若干所述空气进气槽两端的进气槽的宽度大于若干所述空气进气槽中间部分的进气槽的宽度。

本实用新型的一个特定的实施例中，若干所述氢气进气槽两端的进气槽的宽度大于若干所述氢气进气槽中间部分的进气槽的宽度。

本实用新型的一个特定的实施例中，若干所述空气流道位于所述阴极板板面的中部。

本实用新型的一个特定的实施例中，若干所述氢气流道位于所述阳极板板面的中部。

本实用新型的一个特定的实施例中，若干所述氢气流道可分为内部流出层和阳极面流出层，所述内部流出层与所述阳极面流出层分别包括5个所述氢气流道，且所述内部流出层与所述阳极面流出层所包括的所述氢气流道为间隔设置。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述第一导流槽包括第一进气孔以及与所述第一进气孔连通的第一氢气导向槽。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述第二导流槽包括第二进气孔以及与所述第二进气孔连通的第二氢气导向槽。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述第一进气孔以及所述第二进气孔分别与若干所述氢气进气槽中最外侧的进气槽对应设置。

本实用新型上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

本实用新型通过在双极板的两端分别设置空气进气槽以及氢气进气槽，在双极板板面上分别设置空气流道和氢气流道，在空气流道和氢气流道内分别设置凸起，进而将空气流道和氢气流道划分为多个气体流槽，当空气进入到空气流道后将被分流为多个流道组，通过在阳极板的氢气进气槽与氢气流道之间分别设置导流槽，当氢气进入到导流槽内后，将被分流为多个流道组，从而可以保证阴极板与阳极板上的气体流道形成对流、保证在阴极板上相邻的气体流槽形成对流、保证在阳极板上相邻的气体流槽形成对流，进而可以使得双极板内的气体在流动过程中达到自行增湿的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型一个实施例的阴极板整体结构图；

图2是本实用新型一个实施例的阳极板整体结构图；

图3是本实用新型一个实施例的阳极板一端的结构图；

图4是本实用新型一个实施例的阳极板另一端的结构图；

图5是本实用新型一个实施例的阴极板剖视图；

图6是本实用新型一个实施例的阳极板一端局部透视图；

图7是本实用新型一个实施例的阳极板另一端局部透视图；

图8是本实用新型一个实施例的阴极板一端局部透视图；

图9是本实用新型一个实施例的阴极板另一端局部透视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同方案。

参照图1至图9所示，本实用新型的一个实施例中，一种阴阳极双对流自增湿双极板，包括阴极板1以及在阴极板1的一侧对应设置的阳极板2，阴极板1板面的两端分别设有若干空气进气槽3，空气进气槽3为互相平行设置，阴极板1的板面上还设有若干空气流道4，空气流道4为相互平行设置，空气流道4内分别设有2个空气导流凸起41，空气导流凸起41将各空气流道4分为3条空气流槽42，阳极板2板面的两端分别设有若干氢气进气槽5，若干氢气进气槽5为互相平行设置，阳极板2板面上还设有若干氢气流道6，若干氢气流道6为互相平行设置，氢气流道6与氢气进气槽5之间分别设有第一氢气导流槽7以及第二氢气导流槽8，氢气流道6内分别设有两个氢气导流凸起61，氢气导流凸起61将各氢气流道6分为3条氢气流槽62。

本实用新型为了降低电堆和双极板对流体的影响，且控制电堆长堆不受限制，因此双极板采用的是直流道，所以将若干空气进气槽3与若干空气流道4，以及若干氢气进气槽5与若干氢气流道6，均设置为互相平行的直线进气槽；其次阴极板采用的是对流自行增温增湿设计，空气进入电堆后被分为12个进气口和12个出气口，其中空气进气槽包含2号至11号进气口，出气口也包括2号至11号出气口，由于2个空气导流凸起41将各空气流道4分为3条空气流槽42，从而每个相邻流道组都是对流形式，如此，每个出口流道组沿途的电堆水管理中心都是含水和反应受热的状态，且越到出口湿度和温度越高，从而相邻的空气入口流道组就会接收到经电堆水管理中心传递的水分和温度，进而达到加湿的目的。

本实用新型的一个实施例中，空气进气槽3分别与若干空气流道4连通，若干空气流道4位于阴极板1板面两侧的空气进气槽3之间，若干氢气流道6位于阳极板2板面两侧的氢气进气槽5之间，这样设置的原因是，阳极板同阴极板一样，选用的是自对流自行增温增湿设计，且自增湿原理同阴极增湿原理相同，即在第一导流槽7的一端设置氢气的入口宽度大于氢气进气槽5中间部分的氢气入口，且在对应位置设置进气孔与第一导流槽7相配合，氢气进入后，由于氢气导流凸起61将各氢气流道6分为3条氢气流槽62，所以氢气在阳极板内部被分流为多个流道组，后在双极板内部汇流流出；在氢气进气槽5的另一端，氢气进入后，在双极板阳极面被分流为多个流道组，最后在阳极面汇流流出，从而阴阳极对应的流道槽形成相向对流的设计，空气进气流道组中的一条通道对于阴极是进气，但对应的氢气流道组的通道是出气流道组，如此氢气和空气形成对流，各空气流道组与氢气流道组对应关系依次相同，所以达到了阴极板与阳极板上的气体流道形成对流的效果。

本实用新型的一个实施例中，若干空气进气槽3为互相平行设置，阴极板1的板面上还设有若干空气流道4，若干空气流道4为直线进气槽，若干空气流道4为相互平行设置，阳极板2板面的两侧分别设有若干氢气进气槽5，若干氢气进气槽5为互相平行设置，阳极板2板面上还设有若干氢气流道6，若干氢气流道6为直线进气槽，若干氢气流道6为互相平行设置空气进气槽3两端的进气槽的宽度大于空气进气槽3中间部分的进气槽的宽度，氢气进气槽5两端的进气槽的宽度大于氢气进气槽5中间部分的进气槽的宽度。

由于双极板作为氢燃料电池的核心部件，起到了膜电极结构支撑、分隔氢气和氧气、收集电子、传导热量、提供氢气和氧气通道、排出反应所产生的水、提供冷却液流道等诸多重要作用，所以双极板的性能很大程度上取决于它的流场结构，在本实用新型中将通入电堆的同种反应物介质的出入口都设置在电堆的两侧，而且在阴阳极板的两端各有两个出入口宽度要大于中间部分的出入口，将电堆阴阳极流道均设置为直流道，且相互平行设置，可以有效的降低双极板流道的流阻，宽泛电堆的设计长度，进而将阴阳极流道划分为多个流道区域，在同一面形成多个交叉对流流道，在阴阳极对应面也形成对流流道，从而达到阴极板与阳极板上的气体流道形成对流、阴极板上相邻的气体流道形成对流、阳极板上相邻的气体流道形成对流，进而可以有利于各流道间进行温湿度和产电效果的平衡。

本实用新型的一个实施例中，阳极板2面上的氢气流道6可以分为内部流出层与阳极面流出层，其中内部流出层与阳极面流出层分别包括5个氢气流道6，而且这10个氢气流道6为间隔设置，这样设置的原因是，可以将阳极板2上相邻的氢气流道6设置为相向对流，从而可以有效的提高电堆的水管理效果，因为将氢气流道6对流设置，可以提升燃料反应均匀性，燃料电池***可省去氢气加湿器件，可以有效地提升燃料电池***的氢气供给***的效率，使得整个燃料电池***的构成简化，进而***相应成本会下降、空间会缩小、重量会减小。

本实用新型的一个实施例中，第一导流槽7包括第一进气孔71以及与第一进气孔71连通的第一氢气导向槽72，第二导流槽8包括第二进气孔81以及与第二进气孔81连通的第二氢气导向槽82，第一进气孔71以及第二进气孔81分别与氢气进气槽5最外侧的进气槽的一端对应设置，这样设置的原因是，当氢气通过第一氢气导向槽72以及第二氢气导向槽82，进入第一进气孔71与第二进气孔81之后，氢气将会在在阳极面板上被分流为多个氢气流道，最后在双极板内部和阳极板面的一端汇流而出，从而可保证相邻的氢气流道之间为对流设置，进而可有利于各流道间进行温湿度和产电效果平衡。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于，包括阴极板（1）以及在所述阴极板（1）一侧对应设置的阳极板（2），所述阴极板（1）板面的两端分别设有若干空气进气槽（3），所述空气进气槽（3）为互相平行设置，所述阴极板（1）的板面上还设有若干空气流道（4），所述空气流道（4）为相互平行设置，所述空气流道（4）内分别设有2个空气导流凸起（41），所述空气导流凸起（41）将各所述空气流道（4）分为3条空气流槽（42），所述阳极板（2）板面的两端分别设有若干氢气进气槽（5），若干所述氢气进气槽（5）为互相平行设置，所述阳极板（2）板面上还设有若干氢气流道（6），若干所述氢气流道（6）为互相平行设置，所述氢气流道（6）与所述氢气进气槽（5）之间分别设有第一氢气导流槽（7）以及第二氢气导流槽（8），所述氢气流道（6）内分别设有两个氢气导流凸起（61），所述氢气导流凸起（61）将各所述氢气流道（6）分为3条氢气流槽（62）。

2.根据权利要求1所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：若干所述空气进气槽（3）两端进气槽的宽度大于若干所述空气进气槽（3）中间部分进气槽的宽度。

3.根据权利要求2所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：若干所述氢气进气槽（5）两端进气槽的宽度大于若干所述氢气进气槽（5）中间部分进气槽的宽度。

4.根据权利要求1所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：若干所述空气流道（4）位于所述阴极板（1）板面的中部。

5.根据权利要求4所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：若干所述氢气流道（6）位于所述阳极板（2）板面的中部。

6.根据权利要求5所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：若干所述氢气流道（6）可分为内部流出层和阳极面流出层，所述内部流出层与所述阳极面流出层分别包括5个所述氢气流道（6），且所述内部流出层与所述阳极面流出层所包括的所述氢气流道（6）为间隔设置。

7.根据权利要求1所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：所述第一氢气导流槽（7）内包括第一进气孔（71）以及与所述第一进气孔（71）连通的第一氢气导向槽（72）。

8.根据权利要求7所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：所述第二氢气导流槽（8）包括第二进气孔（81）以及与所述第二进气孔（81）连通的第二氢气导向槽（82）。

9.根据权利要求8所述的阴阳极双对流自增湿双极板，其特征在于：所述第一进气孔（71）以及所述第二进气孔（81）分别与若干所述氢气进气槽（5）中最外侧的进气槽对应设置。