一种燃料电池双极板的制作方法

1.本发明涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池双极板。


背景技术：

2.氢燃料电池是一种将氢与氧反应产生的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，具有发电效率高，环境污染小等优点，因此被广泛应用于汽车领域。燃料电池电堆由若干单电池单元堆叠而成，单电池单元主要由膜电极组和双极板两部分构成。膜电极组是燃料电池电化学反应的场所，其由阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极催化层等部分构成；双极板主要为膜电极组反应所需燃料及氧化剂同时具有导电、支撑、密封等作用，其中包括氢气导流结构、氧气导流结构、及冷却液导流结构及密封结构等。
3.随着燃料电池系统的应用领域逐渐扩大，燃料电池系统的功率需求大幅度提高。对于燃料电池电堆由单电池单元堆叠的特性，现有技术中提高燃料电池系统功率的方法有很多，但均存在各种缺点或不足。
4.一种现有的提高燃料电池系统的功率的办法是采用多堆连接的方式，即采用两个以上的燃料电池电堆串联或并联，组成整套的燃料电池系统。此种方法需要较多的连通管路，占用较大的连接空间，系统的质量比功率较小。另一种现有的提高燃料电池系统的功率的办法是针对燃料电池电堆由单电池单元堆叠的特性，增加单电池堆叠片数。但燃料电池单片过多会给各单电池单元间的流动分配增加难度，容易引起不同燃料电池单片的流量分配不均匀，进而导致各单电池电化学反应的不均匀。现有燃料电池电堆堆叠片数一般不超过400片。
5.图1示出了一种现有的燃料电池双极板，包括第一开孔单元100、槽道板200和第二开孔单元300，第一开孔单元100上设有第一氢气孔101、第一空气孔102和第一冷却液孔103，第二开孔单元300上设有第二氢气孔301、第二空气孔302和第二冷却液孔303，燃料电池双极板呈矩形，第一氢气孔101和第二氢气孔301位于燃料电池双极板一条对角线上的两端，第一空气孔102和第二空气孔302位于燃料电池双极板一条对角线上的两端，第一氢气孔101通过槽道板200与第二氢气孔301连通，第一空气孔102通过槽道板200与第二空气孔302连通，第一冷却液孔103通过槽道板200与第二冷却液孔303连通。氢气、空气和冷却液分别通过第一氢气孔101、第一空气孔102和第一冷却液孔103进入槽道板200并分别通过第二氢气孔301、第二空气孔302和第二冷却液孔303离开燃料电池双极板。
6.综上所述，需要提供涉及一种燃料电池双极板，其能够克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

7.本发明旨在提供涉及一种燃料电池双极板，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。
8.本发明的一个实施方式提供了一种燃料电池双极板,其中所述燃料电池双极板包
括第一开孔单元、第一槽道板、第二开孔单元、第二槽道板和第三开孔单元，所述第一槽道板和第二槽道板分别安装在第三开孔单元的两侧，第一开孔单元安装在第一槽道板上与第三开孔单元相对的一侧且第一开孔单元通过第一槽道板与第三开孔单元连通，第二开孔单元安装在第二槽道板上与第三开孔单元相对的一侧且第二开孔单元通过第二槽道板与第三开孔单元连通。
9.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一开孔单元包括由第一框架围成的第一氢气孔、第一空气孔和第一冷却液孔，第一氢气孔和第一空气孔分别位于第一冷却液孔的两侧。
10.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第二开孔单元包括由第二框架围成的第二氢气孔、第二空气孔和第二冷却液孔，第二氢气孔和第二空气孔分别位于第二冷却液孔的两侧。
11.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第三开孔单元包括由第三框架围成的第三氢气孔、第三空气孔和第三冷却液孔，第三氢气孔和第三空气孔分别位于第三冷却液孔的两侧。
12.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一氢气孔、第二氢气孔和第三空气孔位于燃料电池双极板的同一侧，第一空气孔、第二空气孔和第三氢气孔位于燃料电池双极板上与第一氢气孔、第二氢气孔和第三空气孔相对的另一侧。
13.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第三氢气孔包括第一氢气槽道孔和第二氢气槽道孔，所述第三空气孔包括第一空气槽道孔和第二空气槽道孔，所述第三冷却液孔包括第一冷却液槽道孔和第二冷却液槽道孔，第一氢气槽道孔通过第一槽道板与第一氢气孔连通，第一空气槽道孔通过第一槽道板与第一空气孔连通，第一冷却液槽道孔通过第一槽道板与第一冷却液孔连通，第二氢气槽道孔通过第二槽道板与第二氢气孔连通，第二空气槽道孔通过第二槽道板与第二空气孔连通，第二冷却液槽道孔通过第二槽道板与第二冷却液孔连通。
14.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一氢气孔、第二氢气孔和第三空气孔位于燃料电池双极板的同一侧，第一空气孔、第二空气孔和第三氢气孔位于燃料电池双极板上与第一氢气孔、第二氢气孔和第三空气孔相对的另一侧。
15.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第三氢气孔的面积大于第一氢气孔和第二氢气孔的面积，第三空气孔的面积大于第一空气孔和第二空气孔的面积，第三冷却液孔的面积大于第一冷却液孔和第二冷却液孔的面积。
16.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一槽道板上设有多条槽道，第二槽道板上设有多条槽道，第三氢气孔通过第一槽道板上槽道与第一氢气孔连通，第三氢气孔通过第二槽道板上槽道与第二氢气孔连通，第三空气孔通过第一槽道板上槽道与第一空气孔连通，第三空气孔通过第二槽道板上槽道与第二空气孔连通，第三冷却液孔通过第一槽道板上槽道与第一冷却液孔连通，第三冷却液孔通过第二槽道板上槽道与第二冷却液连通。
17.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述多个燃料电池双极板堆叠组成双极板堆。
18.该燃料电池双极板的优点在于：结构布置紧凑，占用空间小；同样堆叠片数的情况
下输出功率为使用现有双极板的电堆的输出功率的两倍，提高了电堆的质量比功率和体积比功率。
附图说明
19.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
20.图1示出了一种现有的燃料电池双极板；
21.图2示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池双极板。
具体实施方式
22.图2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
23.图2示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池双极板，所述燃料电池双极板包括第一开孔单元1、第一槽道板2、第二开孔单元3、第二槽道板4和第三开孔单元5，所述第一槽道板2和第二槽道板4分别安装在第三开孔单元5的两侧，第一开孔单元1通过第一槽道板2与第三开孔单元5连通，第二开孔单元3通过第二槽道板4与第三开孔单元5连通。
24.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中当氢气、空气和冷却液分别通过第三开孔单元5进入燃料电池双极板时，进入燃料电池双极板的氢气、空气和冷却液均分为两部分，一部分氢气、空气和冷却液经第三开孔单元5进入第一槽道板2后从第一开孔单元1离开燃料电池双极板，另一部分氢气、空气和冷却液经第三开孔单元5进入第二槽道板4后从第二开孔单元3离开燃料电池双极板；当一部分氢气、空气和冷却液从第一开孔单元1进入燃料电池双极板，一部分氢气、空气和冷却液第二槽道板4进入燃料电池双极板时，从第一开孔单元1进入燃料电池双极板的氢气、空气和冷却液经第一槽道板2从第三开孔单元5离开燃料电池双极板，从第二开孔单元3进入燃料电池双极板的氢气、空气和冷却液经第二槽道板4从第三开孔单元5离开燃料电池双极板。
25.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一开孔单元1包括由第一框架10围成的第一氢气孔11、第一空气孔12和第一冷却液孔13，第一氢气孔11和第一空气孔12分别位于第一冷却液孔13的两侧。第一氢气孔11的面积小于第一空气孔12。
26.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第二开孔单元3包括由第二框架30围成的第二氢气孔31、第二空气孔32和第二冷却液孔33，第二氢气孔31和第二空气孔32分别位于第二冷却液孔33的两侧。第二氢气孔31的面积小于第二空气孔32。
27.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第三开孔单元5包括由第三框架50围成第三氢气孔51、第三空气孔52和第三冷却液孔53，第三氢气孔51和
第三空气孔52分别位于第三冷却液孔53的两侧。第三氢气孔51的面积小于第三空气孔52。
28.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一氢气孔11、第二氢气孔31和第三空气孔52位于燃料电池双极板的同一侧，第一空气孔12、第二空气孔32和第三氢气孔51位于燃料电池双极板上与第一氢气孔11、第二氢气孔31和第三空气孔52相对的另一侧。
29.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第三氢气孔51包括第一氢气槽道孔511和第二氢气槽道孔512，所述第三空气孔52包括第一空气槽道孔521和第二空气槽道孔522，所述第三冷却液孔53包括第一冷却液槽道孔531和第二冷却液槽道孔532，第一氢气槽道孔511通过第一槽道板2与第一氢气孔11连通，第一空气槽道孔521通过第一槽道板2与第一空气孔12连通，第一冷却液槽道孔531通过第一槽道板2与第一冷却液孔13连通，第二氢气槽道孔512通过第二槽道板4与第二氢气孔31连通，第二空气槽道孔522通过第二槽道板4与第二空气孔32连通，第二冷却液槽道孔532通过第二槽道板4与第二冷却液孔33连通。
30.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一氢气孔11、第二氢气孔31和第三空气孔52位于燃料电池双极板的同一侧，第一空气孔12、第二空气孔32和第三氢气孔51位于燃料电池双极板上与第一氢气孔11、第二氢气孔31和第三空气孔52相对的另一侧。
31.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第三氢气孔51的面积大于第一氢气孔11和第二氢气孔31的面积，第三空气孔52的面积大于第一空气孔12和第二空气孔32的面积，第三冷却液孔53的面积大于第一冷却液孔13和第二冷却液孔33的面积。优选地，第一氢气孔11和第二氢气孔31的面积相同，第三氢气孔的面积51为第一氢气孔11和第二氢气孔31的1.5-2倍；第一空气孔12和第二空气孔32的面积相同，第三空气孔的面积52为第一空气孔12和第二空气孔32的1.5-2倍；第一冷却液孔13和二冷却液孔33的面积相同，第三冷却液孔的面积53为第一冷却液孔13和第二冷却液孔33的1.5-2倍。
32.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述第一槽道板2上设有多条槽道，第二槽道板4上设有多条槽道(未示出)，第三氢气孔51通过第一槽道板2上槽道与第一氢气孔11连通，第三氢气孔51通过第二槽道板4上槽道与第二氢气孔31连通，第三空气孔52通过第一槽道板2上槽道与第一空气孔12连通，第三空气孔52通过第二槽道板4上槽道与第二空气孔32连通，第三冷却液孔53通过第一槽道板2上槽道与第一冷却液孔13连通，第三冷却液孔53通过第二槽道板4上槽道与第二冷却液连通。
33.根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池双极板，其中所述多个燃料电池双极板堆叠组成双极板堆。
34.该燃料电池双极板的优点在于：结构布置紧凑，占用空间小；同样堆叠片数的情况下输出功率为使用现有双极板的电堆的输出功率的两倍，提高了电堆的质量比功率和体积比功率。
35.当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求
的广阔范围之内的各种改进和等同修改。