一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板的制作方法
【專利摘要】一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，陰陽極板的流場周期尺寸相同，陽極板流道凸起高度比陰極板流道凸起高度小0.2～1.0mm，形成陽極板成型后總厚度比陰極板成型后總厚度小0.2～1.0mm；將陽極板流道凸起疊放在陰極板流道凹槽內(nèi)，陽極板流道凸起頂端與陰極板流道凹槽底部之間的空腔構(gòu)成冷卻水腔。有益效果是；在保證電堆性能的基礎(chǔ)上，顯著降低了雙極板的厚度，大幅提高了燃料電池電堆的體積比功率，使其更好滿足車載要求；陰陽極板流場周期尺寸相同，方便對正，確保陰極板和陽極板的有效接觸，進(jìn)而保證雙極板內(nèi)阻很低，利于提高電堆的輸出性能；技術(shù)成熟，不需在現(xiàn)有金屬板技術(shù)上做大的改進(jìn)即可實現(xiàn)。
【專利說明】一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板結(jié)構(gòu)【背景技術(shù)】
[0002]金屬雙極板電池結(jié)構(gòu)主要分兩種:一種是常規(guī)的沖壓有氣體流道的兩張單極板結(jié)合在一起，兩個板的氣體流道背面構(gòu)成冷卻劑腔；一種是單張沖壓有氣體流道的金屬板作為雙極板，一側(cè)作為氫側(cè)另一側(cè)作為空氣側(cè)，無水腔。另外有一種結(jié)構(gòu)，綜合了這兩種結(jié)構(gòu)，不是每節(jié)單池都有一個水腔，而是幾節(jié)單池后有一節(jié)水腔。
[0003]常規(guī)的沖壓有氣體流道的兩張單極板結(jié)合在一起，兩個板的氣體流道背面構(gòu)成冷卻劑腔。這種結(jié)構(gòu)是實際應(yīng)用最廣泛的一種。然而，為了將陰極板和陽極板對正，都是采用兩側(cè)單極板流場周期尺寸相同、流道溝槽凸起相對應(yīng)的方式。不足是；兩側(cè)單極板溝槽凸起相對，造成一定程度的雙極板厚度增加，不利于電堆體積比功率密度的進(jìn)一步提升。而體積比功率在燃料電池車用時是一個極其重要的指標(biāo)。此外，在實際應(yīng)用中，陰陽極板凸起部位的對正也難以保證。
[0004]單張沖壓有氣體流道的金屬板作為雙極板，一側(cè)作為氫側(cè)另一側(cè)作為空氣側(cè)。不足是:雖然結(jié)構(gòu)簡單，可以將金屬板的厚度做到極致，但該結(jié)構(gòu)無水腔，電堆溫度無法控制，并無實際意義。
[0005]另外一種結(jié)構(gòu)，綜合了前兩種結(jié)構(gòu)，不是每節(jié)單池都有一個水腔，而是幾節(jié)單池后有一節(jié)水腔。不足是:這種結(jié)構(gòu)的水管理難度非常大，也無法保證各節(jié)單池的溫度一致性，性能、壽命和可靠性均無法保證，因而也無實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是提供一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是:一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，雙極板由陰極板和陽極板組合構(gòu)成，兩張極板上分別布有陰極氣體流道和陽極氣體流道，陰極板和陽極板的陰陽極氣體流場背面構(gòu)成冷卻劑流道，其特征在于:所述陰陽極板的流場周期尺寸相同，即一個流道溝槽+ —個流道凸起長度尺寸相同，所述陽極板流道凸起高度比陰極板流道凸起高度小0.2?1.0mm，形成陽極板成型后總厚度比陰極板成型后總厚度小0.2?1.0mm ;所述陰極板和陽極板組合是將陽極板流道凸起疊放在陰極板流道凹槽內(nèi)，陽極板流道凸起頂端與陰極板流道凹槽底部之間的空腔構(gòu)成冷卻劑流道。
[0008]本實用新型所述一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于:所述陰陽極板的流場周期尺寸為0.6?2.0mm ;陰極板成型后厚度為0.5?2.0mm。
[0009]本實用新型所述一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于:所述陰極板和陽極板由不銹鋼、鈦或鈦合金薄板制成。
[0010]本實用新型所述一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于:所述制成陰極板和陽極板的不銹鋼、鈦或鈦合金薄板的板厚為0.05?0.1mm,陰極板的板厚要大于等于陽極板的板厚。
[0011]本實用新型的有益效果是；
[0012]1、在保證電堆性能的基礎(chǔ)上，顯著降低了雙極板的厚度，大幅提高了燃料電池電堆的體積比功率，使其更好滿足車載要求；
[0013]2、陰陽極板流場周期尺寸相同，方便對正，確保陰極板和陽極板的有效接觸，進(jìn)而保證雙極板內(nèi)阻很低，利于提高電堆的輸出性能；
[0014]3、技術(shù)成熟，不需在現(xiàn)有金屬板技術(shù)上做大的改進(jìn)即可實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為高集成度金屬雙極板示意圖。
[0016]圖中，1.陽極板；2.陰極板；3.陽極氣體流道；4.冷卻劑流道；5.陰極氣體流道。【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0018]集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板由陰極板2和陽極板I組合構(gòu)成，兩張極板上分別布有陰極氣體流道5和陽極氣體流道4，陰極板2和陽極板I的陰陽極氣體流場背面構(gòu)成冷卻劑流道4，陰陽極板的流場周期尺寸相同，即一個流道溝槽+ —個流道凸起長度尺寸相同，陽極板流道凸起高度比陰極板流道凸起高度小0.2?1.0mm，形成陽極板成型后總厚度比陰極板成型后總厚度小0.2?1.0mm ;陰極板2和陽極板I組合是將陽極板流道凸起疊放在陰極板流道凹槽內(nèi)，陽極板流道凸起頂端與陰極板流道凹槽底部之間的空腔構(gòu)成冷卻劑流道4。
[0019]陰極板2采用0.08mm厚度316L不銹鋼模壓成型，流場周期1.0mm,其中流道溝槽寬0.6mm，流道凸起寬0.4mm,陰極板2成型后總厚度0.8mm ;陽極板I采用0.06mm厚度鈦合金板模壓成型，流場周期1.0mm,其中流道溝槽寬0.6mm,流道凸起寬0.4mm,陽極板I成型后總厚度0.4mm。
[0020]將陽極板氣體流道凸起疊放在陰極板氣體流道凹槽內(nèi)對正構(gòu)成雙極板，陽極板流道凸起頂端與陰極板流道凹槽底部之間的空腔構(gòu)成冷卻劑流道4。
[0021 ] 用本實用新型的雙極板組成單電池以及電堆屬于本實用新型的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，雙極板由陰極板(2)和陽極板(I)組合構(gòu)成，陰極板(2 )和陽極板(I)上分別布有陰極氣體流道(5 )和陽極氣體流道(3 )，陰極板(2)和陽極板(I)的陰陽極氣體流場背面構(gòu)成冷卻劑流道(4)，其特征在于:所述陰陽極板的流場周期尺寸相同，即一個流道溝槽+—個流道凸起長度尺寸相同，所述陽極板流道凸起高度比陰極板流道凸起高度小0.2?1.0mm，形成陽極板成型后總厚度比陰極板成型后總厚度小0.2?1.0mm ;所述陰極板(2)和陽極板(I)組合是將陽極板流道凸起疊放在陰極板流道凹槽內(nèi)，陽極板流道凸起頂端與陰極板流道凹槽底部之間的空腔構(gòu)成冷卻劑流道(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于:所述陰陽極板的流場周期尺寸為0.6?2.0mm ;陰極板成型后厚度為0.5?2.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于:所述陰極板(2)和陽極板(I)由不銹鋼、鈦或鈦合金薄板制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種集成度高的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于:所述制成陰極板(2)和陽極板(I)的不銹鋼、鈦或鈦合金薄板的板厚為0.05?0.1mm,陰極板(2)的板厚大于等于陽極板(I)的板厚。
【文檔編號】H01M4/86GK203607487SQ201320788951
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】付宇, 侯中軍, 李秋紅, 明平文 申請人:新源動力股份有限公司