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燃料电池的双极板和燃料电池的制作方法

本公开提供了一种燃料电池的双极板和燃料电池,涉及燃料电池领域,该双极板包括第一极板和第二极板,第一极板和第二极板中的一个为阴极板,另一个为阳极板,第一极板和第二极板之间形成有长度不同的多条冷却流道,冷却流道的横截面积与冷却流道的长度正相关。

因此,长度较长的冷却流道横截面积较大,长度较短的冷却流道横截面积较小。

虽然长度较长的冷却流道阻力较大,流速较慢,但横截面积较大,虽然长度较短的冷却流道阻力较小,流速较快,但横截面积也较小,从而可以减小长度不同的冷却流道中冷却液的流量差异,这样双极板上不同区域受到的冷却效果也更接近,双极板上温度分布更均匀,有利于使燃料电池工作更稳定,延长燃料电池的寿命。

权利要求书1.一种燃料电池的双极板,其特征在于,包括相互重叠的第一极板(11)和第二极板(12),所述第一极板(11)和所述第二极板(12)中的一个为阴极板,另一个为阳极板,所述第一极板(11)和所述第二极板(12)之间形成有长度不同的多条冷却流道(101),所述多条冷却流道(101)中,至少部分冷却流道(101)的横截面积与所述冷却流道(101)的长度正相关。

2.根据权利要求1所述的双极板,其特征在于,所述第一极板(11)上具有第一流道槽(11a),所述第二极板(12)上具有第二流道槽(12a),所述第一流道槽(11a)和所述第二流道槽(12a)围成所述冷却流道(101)。

3.根据权利要求2所述的双极板,其特征在于,所述第一流道槽(11a)的横截面和所述第二流道槽(12a)的横截面均为梯形,且在同一所述冷却流道(101)中,所述第一流道槽(11a)的横截面和所述第二流道槽(12a)的横截面全等。

4.根据权利要求3所述的双极板,其特征在于,所述第一极板(11)上的各个所述第一流道槽(11a)的深度均相等,所述第二极板(12)上的各个所述第二流道槽(12a)的深度均相等。

5.根据权利要求1~4任一项所述的双极板,其特征在于,所述多条冷却流道(101)分布于所述双极板上的一矩形区域(B)内,同一所述冷却流道(101)的两端开口位于所述矩形区域(B)的同一侧边。

6.根据权利要求5所述的双极板,其特征在于,所述矩形区域(B)具有平行相对的第一侧边(B1)和第二侧边(B2),所述多条冷却流道(101)包括位于对称轴(m)和所述第一侧边(B1)之间的多条第一冷却流道(1011)、位于所述对称轴(m)和所述第二侧边(B2)之间的多条第二冷却流道(1012),所述对称轴(m)为所述矩形区域(B)的平行于所述第一侧边(B1)的对称轴。

7.根据权利要求6所述的双极板,其特征在于,所述多条冷却流道(101)中,最靠近所述对称轴(m)的n条冷却流道(101)的横截面积与所述冷却流道(101)的长度正相关,所述多条冷却流道(101)中除所述n条冷却流道(101)之外的冷却流道(101)横截面积相等,2≤n <N,且n为整数,N为所述冷却流道(101)的总条数。

8.根据权利要求6所述的双极板,其特征在于,在所述第一侧边(B1)向所述对称轴(m)靠近的方向上,相邻的所述第一冷却流道(1011)的间距逐渐减小。

9.根据权利要求6所述的双极板,其特征在于,所述多条第一冷却流道(1011)和所述多条第二冷却流道(1012)关于所述对称轴(m)对称。

10.一种燃料电池,其特征在于,包括如权利要求1~9任一项所述的双极板。

技术说明书燃料电池的双极板和燃料电池技术领域本公开涉及燃料电池领域,特别涉及一种燃料电池的双极板和燃料电池。

背景技术燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。

双极板是燃料电池中的重要结构,在燃料电池中通常包括叠置的多组双极板,每组双极板包括一个阴极板和一个阳极板,阴极板和阳极板相互重叠形成冷却流道,相邻两组双极板之间夹有膜电极。

冷却流道通常有很多条,多条冷却流道分布在一个较大的区域内。

在燃料电池工作时,冷却水从冷却流道的一端流入,另一端流出,如此利用冷却水带走热量,降低双极板的温度。

由于冷却流道的长度通常是不同的,这使得不同冷却流道中冷却水流动时受到的阻力大小也不同,因此较短的冷却流道中阻力较小,冷却水流速快,流量较大,较长的冷却流道中阻力较大,冷却水流速慢,流量较小。

这会导致双极板温度分布不均匀,从而影响燃料电池的稳定性和寿命。

技术内容本公开实施例提供了一种燃料电池的双极板和燃料电池,能够使双极板温度分布均匀。

所述技术方案如下:一方面,本公开实施例提供了一种燃料电池的双极板,包括相互重叠的第一极板和第二极板,所述第一极板和所述第二极板中的一个为阴极板,另一个为阳极板,所述第一极板和所述第二极板之间形成有长度不同的多条冷却流道,所述多条冷却流道中,至少部分冷却流道的横截面积与所述冷却流道的长度正相关。

可选地,所述第一极板上具有第一流道槽,所述第二极板上具有第二流道槽,所述第一流道槽和所述第二流道槽围成所述冷却流道。

可选地,所述第一流道槽的横截面和所述第二流道槽的横截面均为梯形,且在同一所述冷却流道中,所述第一流道槽的横截面和所述第二流道槽的横截面全等。

可选地,所述第一极板上的各个所述第一流道槽的深度均相等,所述第二极板上的各个所述第二流道槽的深度均相等。

可选地,所述多条冷却流道分布于所述双极板上的一矩形区域内,同一所述冷却流道的两端开口位于所述矩形区域的同一侧边。

可选地,所述矩形区域具有平行相对的第一侧边和第二侧边,所述多条冷却流道包括位于对称轴和所述第一侧边之间的多条第一冷却流道、位于所述对称轴和所述第二侧边之间的多条第二冷却流道,所述对称轴为所述矩形区域的平行于所述第一侧边的对称轴。

可选地,所述多条冷却流道中,最靠近所述对称轴的n条冷却流道的横截面积与所述冷却流道的长度正相关,所述多条冷却流道中除所述n条冷却流道之外的冷却流道横截面积相等,2≤n<N,且n为整数,N为所述冷却流道的总条数。

可选地,在所述第一侧边向所述对称轴靠近的方向上,相邻的所述第一冷却流道的间距逐渐减小。

可选地,所述多条第一冷却流道和所述多条第二冷却流道关于所述对称轴对称。

另一方面,本公开实施例还提供了一种燃料电池,包括如前一方面所述的双极板。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:通过将第一极板和第二极板相互重叠,可以形成多条冷却流道,通过将冷却流道的横截面积设置的不同,使冷却流道的横截面积与冷却流道的长度正相关,因此,长度较长的冷却流道横截面积较大,长度较短的冷却流道横截面积较小。

虽然长度较长的冷却流道阻力较大,流速较慢,但横截面积较大,虽然长度较短的冷却流道阻力较小,流速较快,但横截面积也较小,从而可以减小长度不同的冷却流道中冷却液的流量差异,这样双极板上不同区域受到的冷却效果也更接近,双极板上温度分布更均匀,有利于使燃料电池工作更稳定,延长燃料电池的寿命。

附图说明为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案,下面将对实施例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公开的一些实施例,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是相关技术中的一种燃料电池的双极板的结构示意图;图2是本公开实施例提供的一种燃料电池的双极板的结构示意图;图3是图2所示双极板的局部截面图;图4是本公开实施例提供的另一种双极板的结构示意图;图5是图4所示的双极板的流量分布示意图;图6是图4中的E-E截面图。

具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是相关技术中的一种燃料电池的双极板的结构示意图。

如图1所示,该双极板包括相互重叠的第一极板11和第二极板12。

图1中移除了第一极板11的部分结构,以露出第二极板12。

第一极板11可以是阴极板和阳极板中的一个,第二极板12是阴极板和阳极板中的另一个。

第一极板11和第二极板12的中部是流道区A,流道区A分布有多条冷却流道101,图1中示例性地示出了两条冷却流道101。

在流道区A外分别分布有冷却液进口10a、燃料进口10b和氧化剂进口10c,以及冷却液出口10d、氧化剂出口10e和燃料出口10f,冷却流道101连通冷却液进口10a和冷却液出口10d。

通常多条冷却流道101的长度并不是完全相同的。

例如图1所示双极板中,流经流道区A中靠近冷却液进口10a和冷却液出口10d的区域的冷却流道101的长度较短,流经流道区A远离冷却液进口10a和冷却液出口10d的区域的冷却流道101的长度较长。

图1中的空心箭头显示的是双极板中不同区域的冷却液流动轨迹,空心箭头的宽度与相应区域的冷却液的流量成正比。

如图1所示,由于靠近冷却液进口10a和冷却液出口10d的区域的冷却流道101长度较短,因此阻力较小,冷却液流量较大,双极板上该区域的温度较低。

由于远离冷却液进口10a和冷却液出口10d的区域的冷却流道101长度较长,因此阻力较大,冷却液流量较小,双极板上该区域的温度较高。

双极板上温度分布不均匀,会影响燃料电池的稳定性和使用寿命。

图2是本公开实施例提供的一种燃料电池的双极板的结构示意图。

如图2所示,该双极板包括相互重叠的第一极板11和第二极板12,第一极板11和第二极板12中的一个为阴极板,另一个为阳极板。

第一极板11和第二极板12之间形成有长度不同的多条冷却流道101。

本公开实施例所提供的附图中仅示意性地示出了若干个冷却流道101,例如图2中仅示出了长度不同的两条冷却流道101,在实际的双极板中,冷却流道101的数量远多于附图中所示的数量。

图3是图2所示双极板的局部截面图。

图3中示出了图2中的C-C截面和D-D截面。

如图3所示,多条冷却流道101中,至少部分冷却流道101的横截面积与冷却流道101的长度正相关。

为了便于分辨第一极板11和第二极板12,图3中分离了第一极板11和第二基板12。

通过将第一极板和第二极板相互重叠,可以形成多条冷却流道,通过将冷却流道的横截面积设置的不同,使冷却流道的横截面积与冷却流道的长度正相关,因此,长度较长的冷却流道横截面积较大,长度较短的冷却流道横截面积较小。

虽然长度较长的冷却流道阻力较大,流速较慢,但横截面积较大,虽然长度较短的冷却流道阻力较小,流速较快,但横截面积也较小,从而可以减小长度不同的冷却流道中冷却液的流量差异,这样双极板上不同区域受到的冷却效果也更接近,双极板上温度分布更均匀,有利于使燃料电池工作更稳定,延长燃料电池的寿命。

可选地,多条冷却流道101中,可以所有的冷却流道101的横截面积均与冷却流道101的长度正相关,也可以只将长度最长的若干条冷却流道101的横截面积设置为与冷却流道101的长度正相关。

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