一种金属双极板及燃料电池电堆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种金属双极板及燃料电池电堆。


背景技术：

2.燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的电化学反应装置，由于不受卡诺循环的限制，理论上其能量转换效率高于内燃机(最高可达80％以上，一般不低于50％)，并且具有零排放、无机械噪声等诸多优点，因此在军事和民用领域备受青睐。传统的金属双极板设计方式如附图1所示，其第一板体与第二板体的脊部侧相对齐，第一板体与第二板体的槽部侧相对齐。如此一来，会导致燃料电池电堆的整体体型较厚，从而导致功率密度偏低。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种金属双极板及燃料电池电堆，旨在实现缩小燃料电池电堆的整体厚度，从而提高其功率密度。
4.为实现上述目的，本实用新型提出一种金属双极板，应用于燃料电池电堆，包括：
5.第一板体，所述第一板体包括相对设置的第一面以及第二面，所述第二面上设有依次交替设置的第一脊部以及第一槽部，所述第一面上设有第一流道，所述第一流道内嵌于所述第一脊部中；
6.第二板体，所述第二板体包括相对设置的第三面以及第四面，所述第三面上设有依次交替设置的第二脊部以及第二槽部，所述第四面上设有第二流道，所述第二流道内嵌于所述第二脊部中；
7.所述第一脊部内置于所述第二槽部中，且所述第一脊部的外顶面与所述第二槽部的内底面贴合固定，所述第一脊部的外侧面与所述第二槽部的内侧面之间设有第一间隙；所述第二脊部内置于所述第一槽部中，且所述第二脊部的外顶面与所述第一槽部的内底面贴合固定，所述第二脊部的外侧面与所述第一槽部的内侧面之间设有第二间隙，所述第一间隙以及所述第二间隙形成第三流道。
8.可选地，所述第一板体与所述第二板体的形状结构相同。
9.可选地，所述第一脊部/所述第二脊部的脊宽为所述第一槽部/所述第二槽部的槽宽的两倍。
10.可选地，所述第一间隙位于所述第一脊部的相对两侧，所述第二间隙位于所述第二脊部的相对两侧。
11.可选地，所述第一流道/所述第二流道包括直线流道设计、蜿蜒流道设计或蛇形流道设计中的一种或多种组合。
12.可选地，所述第一板体是阳极板，所述第一流道是用于供阳极工作气体流动的阳极流道；并且所述第二板体是阴极板，所述第二流道是用于供阴极工作气体流动的阴极流道。
13.可选地，所述第一板体是阴极板，所述第一流道是用于供阴极工作气体流动的阴
极流道；并且所述第二板体是阳极板，所述第二流道是用于供阳极工作气体流动的阳极流道。
14.可选地，所述第三流道是用于供冷却液流动的冷却液流道。
15.为实现上述目的，本实用新型还提出一种燃料电池电堆，包括上述的金属双极板。
16.可选地，还包括多个膜电极组件，所述金属双极板与所述膜电极组件相互交错堆叠，且所述第一面以及所述第四面分别与所述膜电极组件贴合连接。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
18.本实用新型通过将第一板体与第二板体交错设置，使其对应位置相隔半个周期，即第一板体的第一脊部内置于第二板体的第二槽部之中，第二板体的第二脊部内置于第一板体的第一槽部之中。以此达到缩小燃料电池电堆的整体厚度的目的，从而提高其功率密度。
附图说明
19.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。
20.图1为背景技术中的金属双极板的结构示意图；
21.图2为本实用新型金属双极板一实施例中第一板体以及第二板体的结构示意图；
22.图3为本实用新型金属双极板一实施例的结构示意图；
23.图中所标各部件的名称如下：
24.标号名称标号名称1第一板体101第一面102第二面103第一脊部104第一槽部2第二板体201第三面202第四面203第二脊部204第二槽部3第一流道4第二流道5第一间隙6第二间隙7第三流道
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具体实施方式
25.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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的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。
26.本实施例公开了一种金属双极板，应用于燃料电池电堆，参考附图1-3，包括第一板体1，第一板体1包括相对设置的第一面101以及第二面102，第二面102上设有依次交替设置的第一脊部103以及第一槽部104，第一面101上设有第一流道3，第一流道3内嵌于第一脊
部103中；第二板体2，第二板体2包括相对设置的第三面201以及第四面202，第三面201上设有依次交替设置的第二脊部203以及第二槽部204，第四面202上设有第二流道4，第二流道4内嵌于第二脊部203中；第一脊部103内置于第二槽部204中，且第一脊部103的外顶面与第二槽部204的内底面贴合固定，第一脊部103的外侧面与第二槽部204的内侧面之间设有第一间隙5；第二脊部203内置于第一槽部104中，且第二脊部203的外顶面与第一槽部104的内底面贴合固定，第二脊部203的外侧面与第一槽部104的内侧面之间设有第二间隙6，第一间隙5以及第二间隙6形成第三流道7。要说明的一点是，由于上文中的第一脊部103、第一槽部104、第二脊部203以及第二槽部204都是相对于第一板体1以及第二板体而言，当第一板体1与第二板体2结合后，第一间隙5与第二间隙6会出现重叠的区域，应当将其视作为同一区域进行理解。
27.本实施例通过将第一板体1与第二板体2交错设置，使其对应位置相隔半个周期，即第一板体1的第一脊部103内置于第二板体2的第二槽部204之中，第二板体2的第二脊部203内置于第一板体1的第一槽部104之中。以此达到缩小燃料电池电堆的整体厚度的目的，从而提高功率密度。
28.同时，对于传统的金属双极板设计方式，由于第一板体1与第二板体2的贴合位位于二者的脊部侧上，其可调节错位空间较少，因此对第一板体1与第二板体2的装配焊接时的精度要求更高。而本实施例的贴合位位于脊部与槽部的连接位上，其可调节错位空间相对较多，大大降低了装配焊接时精度要求，有利于提高良品率。
29.具体的，第一板体1是阳极板，第一流道3是用于供阳极工作气体流动的阳极流道；并且第二板体2是阴极板，第二流道4是用于供阴极工作气体流动的阴极流道；或者，第一板体1是阴极板，第一流道3是用于供阴极工作气体流动的阴极流道；并且第二板体2是阳极板，第二流道4是用于供阳极工作气体流动的阳极流道。在本实施例中，阳极工作气体为氢气，阴极工作气体为空气或氧气。
30.具体的，第三流道7是用于供冷却液流动的冷却液流道。
31.作为上述实施例的优选方案，第一板体1与第二板体2的形状结构相同。如此设置，使其利用同一成型模具即可完成第一板体1以及第二板体2的成型加工，无需增加额外的成型工序，加快生产节拍，节省开模费用。
32.具体的，第一脊部103/第二脊部203的脊宽为第一槽部104/第二槽部204的槽宽的两倍。如此设置，通过规定脊宽以及槽宽的具体数值关系，以确保当第一脊部103/第二脊部203内置于第二槽部204/第一槽部104时，第一脊部103/第二脊部203与第二槽部204/第一槽部104之间存有第一间隙5/第二间隙6。
33.具体的，第一间隙5位于第一脊部103的相对两侧，第二间隙6位于第二脊部203的相对两侧。如此设置，确保相邻的第一流道3与第二流道4之间均设置有第一间隙5/第二间隙6，一方面确保第一流道3与第二流道4之间存在有足够的间隔，避免当第一板体1或第二板体2受损时，位于第一流道3与第二流道4中的工作气体相互连通，引发安全事故；另一方面能利用第一间隙5/第二间隙6中的冷却液对第一流道3以及第二流道4进行充分冷却降温。
34.具体的，第一脊部103位于第二槽部204的正中位置，第二脊部203位于第一槽部104的正中位置。如此设置，确保位于相对两侧的第一间隙5/第二间隙6的横截面面积相等，
保证冷却时的冷却均一。
35.作为上述实施例的优选方案，第一流道3/第二流道4包括直线流道设计、蜿蜒流道设计或蛇形流道设计中的一种或多种组合。如此设置，本实施例对第一流道3/第二流道4的具体形状不作限制要求，使其能根据实际情况自行规划，提高灵活性。要注意的一点是，本领域技术人员在理解本技术的设计方案后，所联想出的第一流道3/第二流道4的具体形状也应当属于本技术的保护范围。
36.本实施例还公开了一种燃料电池电堆，包括上述的金属双极板。如此设置，通过将上述的金属双极板应用于燃料电池电堆中，以使燃料电池电堆通过将第一板体1与第二板体2交错设置，使其对应位置相隔半个周期，即第一板体1的第一脊部103内置于第二板体2的第二槽部204之中，第二板体2的第二脊部203内置于第一板体1的第一槽部104之中。以此达到缩小燃料电池电堆的整体厚度的目的，使其满足企业的产品小型化的发展理念。
37.具体的，还包括多个膜电极组件(附图未示出)，金属双极板与膜电极组件相互交错堆叠，且第一面101以及第四面202分别与膜电极组件贴合连接。如此设置，使得位于第一面101/第四面202上的第一流道3/第二流道4能与膜电极组件进行充分地接触反应。
38.需要说明的是，本实用新型公开的金属双极板及燃料电池电堆的其它内容为现有技术，在此不再赘述。
39.另外，需要说明的是，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.此外，需要说明的是，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
41.以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。