CN111540924A - 一种燃料电池用金属双极板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池用金属双极板，包括过桥垫片和指形流道片，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度不同，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的端面之间具有高度差，当掺杂有液态水的气体流经所述气体进口分布区域时，会在所述过桥垫片和所述指形流道片中长度较长的片体的前方形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响。从而使得气体分配更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用金属双极板。
背景技术
燃料电池的一致性和寿命是困扰燃料电池产业化的难题。至今为止所有市场上测试的燃料电池电堆都存在水管理和气体分配不均的技术问题。
通常燃料电池上具有气体和液体的进出口设计，包括气体进出口通道和气体分配区域，气体分配时，氢气和氧气气体进入指形区域，分配后进入流道进行反应产生热和电。指形区域设计关系到气体分配一致性，尤其是有液态水的情况下，水滴的存在使气体流动和分配受到影响，导致部分电池供气跟不上，处于饥饿状，电压瞬间下降甚至反极。
金属双极板同样也存在一致性和寿命问题，常用的过桥方法是过桥垫片与指形流道片对齐，此时指形区域的间隔以及相应的表面积比较小，一旦有液态水存在，就会阻碍气体流动，导致气体分配不均。
因此，如何提供一种燃料电池用金属双极板，以使得气体分配更加均匀，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池用金属双极板，以使得气体分配更加均匀。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃料电池用金属双极板，包括过桥垫片和指形流道片，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度不同，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的端面之间具有高度差，
当掺杂有液态水的气体流经所述气体进口分布区域时，会在所述过桥垫片和所述指形流道片中长度较长的片体的前方形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响。
优选的，上述过桥垫片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述指形流道片。
优选的，上述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述过桥垫片。
优选的，上述高度差为0.1mm-5mm。
优选的，上述高度差为燃料电池用金属双极板上流道孔间距的二分之一。
优选的，上述过桥垫片和所述指形流道片远离所述气体进口分布区域的端面对齐。
优选的，一个所述过桥垫片和一个所述指形流道片为一组，燃料电池用金属双极板上设置有多组，可以是3个电池一组，5个电池一组，或10个电池一组，
沿着气体的流动方向，每组中，
所述过桥垫片和所述指形流道片中伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度较长的片体，
伸入长度依次增加。
优选的，每组中所述过桥垫片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述指形流道片。
优选的，每组中所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述过桥垫片。
优选的，其中一些组，所述过桥垫片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述指形流道片；
另外一些组，所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述过桥垫片。
本发明提供的燃料电池用金属双极板，包括过桥垫片和指形流道片，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度不同，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的端面之间具有高度差，
当掺杂有液态水的气体流经所述气体进口分布区域时，会在所述过桥垫片和所述指形流道片中长度较长的片体的前方形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响。从而使得气体分配更加均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第一种具体实施方式的侧视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第二种具体实施方式的侧视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第二种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第三种具体实施方式的侧视结构示意图。
上图1-5中：
过桥垫片1、指形流道片2。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图5，图1为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第一种具体实施方式的侧视结构示意图；图2为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第一种具体实施方式的结构示意图；图3为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第二种具体实施方式的侧视结构示意图；图4为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第二种具体实施方式的结构示意图；图5为本发明实施例提供的过桥垫片和指形流道片的第三种具体实施方式的侧视结构示意图。
本发明实施例提供的燃料电池用金属双极板，包括过桥垫片1和指形流道片2，过桥垫片1和指形流道片2伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度不同，过桥垫片1和指形流道片2伸入燃料电池的气体进口分布区域的端面之间具有高度差，
当掺杂有液态水的气体流经气体进口分布区域时，会在过桥垫片1和指形流道片2中长度较长的片体的前方形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响。从而使得气体分配更加均匀。
在具体实施时，可以是过桥垫片1伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于指形流道片2。也可以，指形流道片2伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于过桥垫片1。
具体的，高度差为0.1mm-5mm。一般情况下，高度差为燃料电池用金属双极板上流道孔间距的二分之一为宜。
具体的，过桥垫片1和指形流道片2远离气体进口分布区域的端面对齐。便于进行密封。
在具体实施时，一个过桥垫片1和一个指形流道片2为一组，燃料电池用金属双极板上设置有多组，
沿着气体的流动方向，每组中，
过桥垫片1和指形流道片2中伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度较长的片体，
伸入长度依次增加。
例如，沿着气体的流动方向，依次为第一组，第二组，第三组至第N组，以每组中的过桥垫片1的高度高于指形流道片2时为例，也就是过桥垫片1伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于指形流道片2伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度，以第一组，第二组，第三组为例，第一组中的过桥垫片1的高度低于第二组中的过桥垫片1的高度，第二组中的过桥垫片1的高度低于第三组中的过桥垫片1的高度，如图5所示，以此类推，当掺杂有液态水的气体流经气体进口分布区域时，会在过桥垫片1的前方形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响，从而使得气体分配更加均匀。并且位于前面的过桥垫片1不会影响后面的过桥垫片1。
在具体实施时，除了每组中过桥垫片1伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于指形流道片2这种设置，如图1和图2所示，还包括每组中指形流道片2伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于过桥垫片1这种设置，如图3和图4所示。具体实施时两种设置都可以采用。
当然，还可以是，其中一些组，过桥垫片1伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于指形流道片2；另外一些组，指形流道片2伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于过桥垫片1。
本发明实施例提供的燃料电池用金属双极板，从气体分配的流体力学考量，设计出一种使气体分配均匀的结构，从而增加燃料电池的一致性和寿命。
对于现有技术中的金属双极板，气体进出口区域的设计重点在于如何使液态水的影响降低，本发明实施例提供的燃料电池用金属双极板能够形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响。当过桥垫片1高于指形流道片2或者过桥垫片1低于指形流道片2时，气体流动形成湍流消除液态水的影响。
其中，过桥垫片1与指形流道片2的高度差在0.1mm-5mm之间，与板和流道孔的大小有关。这种设计流量大，湍流大，电池的一致性高，寿命高。
本发明实施例提供的燃料电池用金属双极板，利用非常简单的设计技巧，解决了燃料电池的一致性和寿命问题，在目前的燃料电池开发中非常重要。
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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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)
1.一种燃料电池用金属双极板，包括过桥垫片和指形流道片，其特征在于，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度不同，所述过桥垫片和所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的端面之间具有高度差，
当掺杂有液态水的气体流经所述气体进口分布区域时，会在所述过桥垫片和所述指形流道片中长度较长的片体的前方形成湍流，消除液态水阻碍气体流动的影响。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，所述过桥垫片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述指形流道片。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述过桥垫片。
4.根据权利要求1所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，所述高度差为0.1mm-5mm。
5.根据权利要求1所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，所述高度差为燃料电池用金属双极板上流道孔间距的二分之一。
6.根据权利要求1所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，所述过桥垫片和所述指形流道片远离所述气体进口分布区域的端面对齐。
7.根据权利要求1所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，一个所述过桥垫片和一个所述指形流道片为一组，燃料电池用金属双极板上设置有多组，
沿着气体的流动方向，每组中，
所述过桥垫片和所述指形流道片中伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度较长的片体，
伸入长度依次增加。
8.根据权利要求7所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，每组中所述过桥垫片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述指形流道片。
9.根据权利要求7所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，每组中所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述过桥垫片。
10.根据权利要求7所述的燃料电池用金属双极板，其特征在于，其中一些组，所述过桥垫片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述指形流道片；
另外一些组，所述指形流道片伸入燃料电池的气体进口分布区域的长度大于所述过桥垫片。
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