双极板和燃料电池电堆的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种双极板和燃料电池电堆。


背景技术：

2.燃料电池是一种将燃料(氢气、甲醇等)中的化学能转换为电能的发电装置，燃料电池主要由发电部件mea(膜电极组件:阴阳电极、电解质组成)和氧化剂气体(氧气、空气)、燃料气体(氢气)、冷却剂流体(去离子水)三种流体分配部件双极板交错叠加并加以密封垫圈、绝缘板、集流体和端板等零部件组装而成。
3.双极板由两个带有流道的阳极板和阴极板组成，表面流道构成的流场为氧化剂和燃料流场，阳极板和阴极板中间流道构成冷却剂流场。相关技术中的双极板存在流道设计不合理的缺陷，进而容易导致流量分配不均，影响电池功率输出和使用寿命的缺陷。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的实施例提出一种双极板，该双极板具有流道设计合理、流量分配均匀，进而电池功率输出稳定、使用寿命长的优点。
6.本发明的实施例还提出一种燃料电池电堆。
7.根据本发明实施例的双极板包括阴极板和阳极板，所述阴极板的外侧设有氧化剂流场，所述阳极板的外侧设有燃料流场，所述阳极板和所述阴极板相连，所述阴极板和所述阳极板之间构成冷却剂流场；所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者均包括依次连通的进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区，沿流动方向，所述第一过渡区的宽度逐渐增大，所述反应区的宽度保持不变，所述第二过渡区的宽度逐渐减小，所述第一过渡区和所述第二过渡区分别设有多个用于分流的第一流道和第二流道，所述反应区设有多个连通所述第一流道和所述第二流道的反应流道，所述第一流道与所述反应流道之间的角度为钝角，所述第二流道与所述反应流道之间的角度为钝角。
8.根据本发明实施例的双极板，通过设置第一过渡区的宽度沿流动方向逐渐增大，第二过渡区的宽度沿流动方向逐渐减小，在第一流道和第二流道的分流下，氧化剂、燃料和冷却剂中的每一者能够均匀地分布在反应区的各反应流道内，由此保证反应区各位置的电流密度均匀，不会出现局部热量过高，电池功率输出功率稳定、使用寿命长。而且，通过设置第一流道与反应流道之间的角度为钝角，第二流道与反应流道之间的角度为钝角，氧化剂、燃料和冷却剂中的每一者的流动更加顺畅，由此有效降低压差，提高了燃料电池电堆的反应性能。
9.在一些实施例中，所述第一过渡区和所述第二过渡区均为扇形区，所述反应区为矩形区，多个所述第一流道成扇形分布，多个所述第二流道成扇形分布，多个所述反应流道相互平行。
10.在一些实施例中，所述第一流道和所述第二流道的数量均小于所述反应流道的数
量。
11.在一些实施例中，所述反应流道包括位于所述阴极板的外侧的氧化剂流道、位于所述阳极板的外侧的燃料流道和位于所述阴极板和所述阳极板之间的冷却剂流道，多个所述氧化剂流道与多个所述冷却剂流道在所述反应区的宽度方向交错分布，多个所述燃料流道与多个所述冷却剂流道在所述反应区的宽度方向交错分布，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道的宽度均相同。
12.在一些实施例中，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道中每一者的流道宽度为0.6mm-1.5mm。
13.在一些实施例中，所述氧化剂流道和所述燃料流道中每一者的横截面积均为所述冷却剂流道的横截面积的0.5倍。
14.在一些实施例中，所述氧化剂流道和所述燃料流道中每一者的流道深度为 0.2mm-0.8mm。
15.在一些实施例中，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道中每一者与相邻的岸脊的连接处倒圆角设置，且圆角尺寸为0.1mm-0.3mm。
16.在一些实施例中，所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者的所述进口区的结构与所述出口区的结构相同，所述进口区包括：
17.依次连通的氧化剂进口、第一通道和多个第一出气孔，所述第一通道成型于所述阴极板和阳极板之间，所述第一出气孔设在所述阴极板上，多个所述第一出气孔邻近所述第一过渡区并沿所述第一过渡区的宽度方向间隔分布；
18.依次连通的燃料进口、第二通道和多个第二出气孔，所述第二通道成型于所述阴极板和阳极板之间，所述第二出气孔设在所述阳极板上，多个所述第二出气孔邻近所述第一过渡区并沿所述第一过渡区的宽度方向间隔分布；以及
19.依次连通的冷却剂进口和第三通道，所述第三通道成型于所述阴极板和阳极板之间。
20.在一些实施例中，所述第一通道内设有多个沿所述第一通道的宽度方向间隔分布的第一分流筋，所述第二通道内设有多个沿所述第二通道的宽度方向间隔分布的第二分流筋。
21.在一些实施例中，所述氧化剂进口的面积与所述燃料进口的面积相等，所述冷却剂进口的面积为所述氧化剂进口的面积的1.5-2.5倍。
22.在一些实施例中，所述第一出气孔的数量大于所述第二出气孔的数量。
23.在一些实施例中，所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者的所述进口区与所述出口区相对所述阴极板的中心对称设置，所述氧化剂进口与所述燃料进口分设在所述阴极板的长度方向的两端。
24.在一些实施例中，所述阴极板的外沿设有第一加强筋，所述阳极板的外沿设有第二加强筋。
25.在一些实施例中，所述阳极板和所述阴极板的面积相等并为480cm2-540cm2，所述反应区的面积为220cm2-270cm2。
26.在一些实施例中，所述阴极板和所述阳极板均为通过冲压或液压成型的金属板，所述阴极板与所述阳极板粘接或焊接。
27.根据本发明实施例的燃料电池电堆包括：多个如上述任一实施例所述的双极板、多个膜电极组件、第一集流板、第二集流板、第一绝缘板、第二绝缘板、第一端板和第二端板，多个所述膜电极组件与多个所述双极板交错叠压设置；所述第一集流板和所述第二集流板分别与最外侧的两个所述双极板相连；所述第一绝缘板和所述第二绝缘板分别叠压在所述第一集流板和所述第二集流板上；所述第一端板和所述第二端板分别叠压在所述第一绝缘板和所述第二绝缘板上。
28.根据本发明实施例的燃料电池电堆的技术优势与上述双极板的技术优势相同，此处不再赘述。
29.在一些实施例中，所述燃料电池电堆还包括多个第一密封圈和第二密封圈，所述阴极板的外侧设有环绕进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区中每一者的第一沟槽，所述阳极板的外侧设有环绕进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区中每一者的第二沟槽，所述第一密封圈配合在所述第一沟槽内并夹设于所述膜电极组件和所述阴极板之间，所述第二密封圈配合在所述第二沟槽内并夹设于所述膜电极组件与所述阳极板之间。
附图说明
30.图1为根据本发明实施例的双极板的示意图。
31.图2为根据本发明实施例的双极板中反应区的局部横截面示意图。
32.图3为根据本发明实施例的双极板中阴极板上氧化剂流向示意图。
33.图4为根据本发明实施例的双极板中阳极板上燃料流向示意图。
34.图5为根据本发明实施例的双极板中冷却剂流向示意图。
35.图6为根据本发明实施例的燃料电池电堆的示意图。
36.图7为根据本发明实施例的燃料电池电堆的爆炸图。
37.附图标记：
38.1、阴极板；2、阳极板；3、氧化剂进口；3a、氧化剂出口；4、燃料出口；4a、燃料进口；5、冷却剂进口；5a、冷区剂出口；6、第一过渡区；7、反应区；8、扇形起始端； 8a、扇形终止端；9、第一出气孔；9a、第一进气孔；10、第一加强筋；10a、第二加强筋； 11、第二出气孔；11a、第二进气孔；12、冷却剂流道；13、氧化剂流道；14、燃料流道； 15、流道深度；16、流道宽度；17、岸脊；18、第一沟槽；18a、第二沟槽；19、膜电极组件；20、双极板；21、第一密封圈；21a、第二密封圈；22、第一端板；22a、第二端板； 23、第一绝缘板；23a、第二绝缘板；24、第一集流板；24a、第二集流板；25、第一分流筋。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.下面结合图1-图7描述根据本发明实施例的双极板20。
41.根据本发明实施例的双极板20包括阴极板1和阳极板2。阴极板1的外侧设有氧化剂流场，阳极板2的外侧设有燃料流场，阳极板2和阴极板1相连，阴极板1和阳极板2之间构成冷却剂流场。氧化剂流场、燃料流场和冷却剂流场中的每一者均包括依次连通的进口区、
第一过渡区6、反应区7、第二过渡区和出口区。沿流动方向，第一过渡区6的宽度逐渐增大，反应区7的宽度保持不变，第二过渡区的宽度逐渐减小。第一过渡区6和第二过渡区分别设有多个用于分流的第一流道和第二流道，反应区7设有多个连通第一流道和第二流道的反应流道，第一流道与反应流道之间的角度为钝角，第二流道与反应流道之间的角度为钝角。
42.根据本发明实施例的双极板20，通过设置第一过渡区6的宽度沿流动方向逐渐增大，第二过渡区的宽度沿流动方向逐渐减小，在第一流道和第二流道的分流下，氧化剂、燃料和冷却剂中的每一者能够均匀地分布在反应区7的各反应流道内，由此保证反应区7各位置的电流密度均匀，不会出现局部热量过高，电池功率输出功率稳定、使用寿命长。而且，通过设置第一流道与反应流道之间的角度为钝角，第二流道与反应流道之间的角度为钝角，氧化剂、燃料和冷却剂中的每一者的流动更加顺畅，由此有效降低压差，提高了燃料电池电堆的反应性能。
43.在一些实施例中，如图3和图4所示，第一过渡区6和第二过渡区均为扇形区，反应区7为矩形区，多个第一流道成扇形分布，多个第二流道成扇形分布，多个反应流道相互平行。通过采用扇形设计，流道不存在过小夹角(夹角》90
°
)，不会导致流道压力差过大。
44.具体地，扇形起始端8与进口区相连通，扇形终止端8a与反应区7相连通，第一流道和第二流道的数量相等且均小于反应流道的数量。假定扇形区内分布有n根流道，反应区 7分布有n根流道，从第一过渡区6到反应区7，扇形区的每根流道流量会均匀分流到n/n 根反应流道中。
45.相比其他结构设计，如过渡区全部采用点状凸起做流体分配，过渡区无流道倒流，点状结构容易导致过渡区流体分配不均。又如过渡区和反应区7全采用蛇形流场，容易导致主反应区7流道流量分配不均。还如采用l型流道设计结构，l性设计存在流道存在较小夹角，部分有90
°
转角，会造成流道较大的压差。本发明实施例的第一过渡区6和第二过渡区采用扇形结构分布，流量能够在过渡区在流道中均匀分配，同时从第一过渡区6到反应区7，第一过渡区6起使每根第一流道均匀n/n等分到反应流道，实现流量均匀分配。
46.本实施例优选设置n/n＝3，即第一过渡区6起使每根第一流道的流量分别对应3根反应流道的流量。
47.在一些实施例中，反应流道包括位于阴极板1的外侧的氧化剂流道13、位于阳极板2 的外侧的燃料流道14和位于阴极板1和阳极板2之间的冷却剂流道12。如图2所示，多个氧化剂流道13与多个冷却剂流道12在反应区7的宽度方向交错分布，多个燃料流道14 与多个冷却剂流道12在反应区7的宽度方向交错分布，氧化剂流道13、燃料流道14和冷却剂流道12的宽度均相同。
48.由此阴极板1和阳极板2在反应区7的加工方便，且多个冷却剂流道12均匀分布在反应区7，实现对反应区7各个位置的均匀散热，保证电池输出功率的稳定。
49.在一些实施例中，氧化剂流道13、燃料流道14和冷却剂流道12中每一者的流道宽度 16为0.6mm-1.5mm。
50.氧化剂为氧气或空气，燃料为氢气，冷却剂为去离子水(流体)，上述流道宽度16使得氧化剂、燃料和冷却剂能够在相应反应流道内顺畅流动，有效提高燃料电池电堆的反应性能。
51.在一些实施例中，氧化剂流道13和燃料流道14中每一者的横截面积均为冷却剂流
道 12的横截面积的0.5倍。由此，在冷却剂为流体的情况下，有效减少冷却剂流体在双极板 20中的压力。
52.具体地，氧化剂流道13和燃料流道14中每一者的流道深度15为0.2mm-0.8mm，冷却剂流道12的流道深度15为0.4mm-1.6mm。
53.在一些实施例中，如图2所示，氧化剂流道13、燃料流道14和冷却剂流道12中每一者与相邻的岸脊17的连接处倒圆角设置，且圆角尺寸为0.1mm-0.3mm。由此有效提高各流道的强度。
54.在一些实施例中，氧化剂流场、燃料流场和冷却剂流场中的每一者的进口区的结构与出口区的结构相同。
55.如图3所示，进口区包括依次连通的氧化剂进口3、第一通道和多个第一出气孔9，第一通道通过多个第一出气孔9与氧化剂流场的第一过渡区6连通。第一通道成型于阴极板 1和阳极板2之间，第一出气孔9设在阴极板1上，多个第一出气孔9邻近第一过渡区6 并沿第一过渡区6的宽度方向间隔分布。相应地，氧化剂流场的出口区也包括依次连通的氧化剂出口3a、第四通道和多个第一进气孔9a。
56.如图4所示，进口区还包括依次连通的燃料进口4a、第二通道和多个第二出气孔11，第二通道通过多个第二出气孔11与燃料流场的第一过渡区6连通。第二通道成型于阴极板 1和阳极板2之间，第二出气孔11设在阳极板2上，多个第二出气孔11邻近第一过渡区6 并沿第一过渡区6的宽度方向间隔分布。相应地，燃料流场的出口区也包括依次连通的燃料出口4、第五通道和多个第二进气孔11a。
57.进口区还包括依次连通的冷却剂进口5和第三通道，第三通道与冷却剂流场的第一过渡区6相连通，第三通道成型于阴极板1和阳极板2之间。相应地，冷却剂流场的出口区也包括依次连通的冷却剂出口和第六通道。
58.在一些实施例中，第一通道内设有多个沿第一通道的宽度方向间隔分布的第一分流筋 25，第二通道内设有多个沿第二通道的宽度方向间隔分布的第二分流筋。
59.以阴极板1表面氧化剂流动方式为例，具体说明如下：氧化剂气体从氧化剂进口3进入第一通道，经过第一分流筋25初步分流，气体从并排的第一出气孔9流出第一通道，在阴极板1外表面的氧化剂流场流道，气体汇集到并排的第一进气孔9a，从第一进气孔9a 进入到第四通道，然后从氧化剂出口3a流出。燃料气体流动方式类与氧化剂气体的流动方式相同，此处不再赘述。冷却剂流动方式:冷却剂由冷却剂进口5进入第三通道，随后依次经过冷却剂流场和第六通道，最后由冷区剂出口5a流出。
60.在一些实施例中，氧化剂进口3的面积与燃料进口4a的面积相等，冷却剂进口5的面积为氧化剂进口3的面积的1.5-2.5倍。
61.在冷却剂(去离子水)为液体，其密度远大于氧化剂气体(空气或氧气)和燃料剂气体(氢气)的密度的情况下，优选设置冷却剂进口5的面积为氧化剂进口3的面积的2倍，由此进一步保证冷却剂流体在冷却剂流场中压降差异不会过大。
62.在一些实施例中，如图3和图4所示，第一出气孔9的数量大于第二出气孔11的数量。
63.在实际气体需求过程中，燃料气体的需求量低于氧化剂气体的需求量,且空气密度大于氢气的密度，通过设置第一出气孔9的数量大于第二出气孔11的数量，有效防止双极
板20两侧氢/空压力差过大(空气侧大于氢气侧)，保证氢/空压力的一致性。
64.在一些实施例中，氧化剂流场、燃料流场和冷却剂流场中的每一者的进口区与出口区相对阴极板1的中心对称设置，氧化剂进口3与燃料进口4a分设在阴极板1的长度方向的两端。即氧化剂与燃料交叉流动，方便氧化剂流场和燃料流场在双极板20上的分布，设计合理。
65.在一些实施例中，阴极板1的外沿设有第一加强筋10，阳极板2的外沿设有第二加强筋10a。阴极板1和阳极板2均为通过冲压或液压成型的金属板，阴极板1与阳极板2粘接或焊接。通过设置第一加强筋10/第二加强筋10a，有效防止边缘部分在阴极板1/阳极板2的加工冲压过程中发生翘曲变形。
66.在一些实施例中，阳极板2和阴极板1的面积相等并为480cm
2-540cm2，反应区7的面积为220cm
2-270cm2。
67.即反应区7的面积占双极板20的面积的40％-50％，双极板20的利用率大，进一步提高燃料电池电堆的反应性能。
68.如图6所示，根据本发明实施例的燃料电池电堆包括多个如上述任一实施例的双极板 20、多个膜电极组件19、第一集流板24、第二集流板24a、第一绝缘板23、第二绝缘板 23a、第一端板22和第二端板22a，多个膜电极组件19与多个双极板20交错叠压设置。第一集流板24和第二集流板24a分别与最外侧的两个双极板20相连。第一绝缘板23和第二绝缘板23a分别叠压在第一集流板24和第二集流板24a上。第一端板22和第二端板22a 分别叠压在第一绝缘板23和第二绝缘板23a上。
69.根据本发明实施例的燃料电池电堆通过设置多个双极板20和多个膜电极组件19交替叠压设置，由此可以有效调节燃料电池电堆的输出功率和输出电压，适应性强。
70.根据本发明实施例的燃料电池电堆的其余技术优势与上述双极板20的技术优势相同，此处不再赘述。
71.在一些实施例中，如图7所示，燃料电池电堆还包括多个第一密封圈21和第二密封圈 21a。阴极板1的外侧设有环绕进口区、第一过渡区6、反应区7、第二过渡区和出口区中每一者的第一沟槽18，阳极板2的外侧设有环绕进口区、第一过渡区6、反应区7、第二过渡区和出口区中每一者的第二沟槽18a，第一密封圈21配合在第一沟槽18内并夹设于膜电极组件19和阴极板1之间，第二密封圈21a配合在第二沟槽18a内并夹设于膜电极组件19与阳极板2之间。由此，第一密封圈21和第二密封圈21a保证三大流体间相互不窜气，保证燃料电池电堆的反应性能。
72.具体地，第一沟槽18和第二沟槽18a的宽度均相同且为2mm-5mm，深度为0.2mm-0.8mm。第一密封圈21和第二密封圈21a可采用固体硅胶条。
73.或者，也可采用点胶密封方式填充密封第一沟槽18和第二沟槽18a。
74.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
75.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
76.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
77.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
78.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
79.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种双极板，其特征在于，包括：阴极板和阳极板，所述阴极板的外侧设有氧化剂流场，所述阳极板的外侧设有燃料流场，所述阳极板和所述阴极板相连，所述阴极板和所述阳极板之间构成冷却剂流场；所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者均包括依次连通的进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区，沿流动方向，所述第一过渡区的宽度逐渐增大，所述反应区的宽度保持不变，所述第二过渡区的宽度逐渐减小，所述第一过渡区和所述第二过渡区分别设有多个用于分流的第一流道和第二流道，所述反应区设有多个连通所述第一流道和所述第二流道的反应流道，所述第一流道与所述反应流道之间的角度为钝角，所述第二流道与所述反应流道之间的角度为钝角。2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一过渡区和所述第二过渡区均为扇形区，所述反应区为矩形区，多个所述第一流道成扇形分布，多个所述第二流道成扇形分布，多个所述反应流道相互平行。3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一流道和所述第二流道的数量均小于所述反应流道的数量。4.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述反应流道包括位于所述阴极板的外侧的氧化剂流道、位于所述阳极板的外侧的燃料流道和位于所述阴极板和所述阳极板之间的冷却剂流道，多个所述氧化剂流道与多个所述冷却剂流道在所述反应区的宽度方向交错分布，多个所述燃料流道与多个所述冷却剂流道在所述反应区的宽度方向交错分布，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道的宽度均相同。5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道中每一者的流道宽度为0.6mm-1.5mm。6.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂流道和所述燃料流道中每一者的横截面积均为所述冷却剂流道的横截面积的0.5倍。7.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂流道和所述燃料流道中每一者的流道深度为0.2mm-0.8mm。8.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道中每一者与相邻的岸脊的连接处倒圆角设置，且圆角尺寸为0.1mm-0.3mm。9.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者的所述进口区的结构与所述出口区的结构相同，所述进口区包括：依次连通的氧化剂进口、第一通道和多个第一出气孔，所述第一通道成型于所述阴极板和阳极板之间，所述第一出气孔设在所述阴极板上，多个所述第一出气孔邻近所述第一过渡区并沿所述第一过渡区的宽度方向间隔分布；依次连通的燃料进口、第二通道和多个第二出气孔，所述第二通道成型于所述阴极板和阳极板之间，所述第二出气孔设在所述阳极板上，多个所述第二出气孔邻近所述第一过渡区并沿所述第一过渡区的宽度方向间隔分布；以及依次连通的冷却剂进口和第三通道，所述第三通道成型于所述阴极板和阳极板之间。10.根据权利要求9所述的双极板，其特征在于，所述第一通道内设有多个沿所述第一通道的宽度方向间隔分布的第一分流筋，所述第二通道内设有多个沿所述第二通道的宽度方向间隔分布的第二分流筋。
11.根据权利要求9所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂进口的面积与所述燃料进口的面积相等，所述冷却剂进口的面积为所述氧化剂进口的面积的1.5-2.5倍。12.根据权利要求9所述的双极板，其特征在于，所述第一出气孔的数量大于所述第二出气孔的数量。13.根据权利要求9所述的双极板，其特征在于，所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者的所述进口区与所述出口区相对所述阴极板的中心对称设置，所述氧化剂进口与所述燃料进口分设在所述阴极板的长度方向的两端。14.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阴极板的外沿设有第一加强筋，所述阳极板的外沿设有第二加强筋。15.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阳极板和所述阴极板的面积相等并为480cm
2-540cm2，所述反应区的面积为220cm
2-270cm2。16.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阴极板和所述阳极板均为通过冲压或液压成型的金属板，所述阴极板与所述阳极板粘接或焊接。17.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括：多个如权利要求1-16任一项所述的双极板；多个膜电极组件，多个所述膜电极组件与多个所述双极板交错叠压设置；第一集流板和第二集流板，所述第一集流板和所述第二集流板分别与最外侧的两个所述双极板相连；第一绝缘板和第二绝缘板，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板分别叠压在所述第一集流板和所述第二集流板上；以及第一端板和第二端板，所述第一端板和所述第二端板分别叠压在所述第一绝缘板和所述第二绝缘板上。18.根据权利要求17所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述燃料电池电堆还包括多个第一密封圈和第二密封圈，所述阴极板的外侧设有环绕进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区中每一者的第一沟槽，所述阳极板的外侧设有环绕进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区中每一者的第二沟槽，所述第一密封圈配合在所述第一沟槽内并夹设于所述膜电极组件和所述阴极板之间，所述第二密封圈配合在所述第二沟槽内并夹设于所述膜电极组件与所述阳极板之间。

技术总结
本发明公开一种双极板和燃料电池电堆，双极板包括阴极板和阳极板，阴极板的外侧设有氧化剂流场，阳极板的外侧设有燃料流场，阴极板和阳极板之间构成冷却剂流场；氧化剂流场、燃料流场和冷却剂流场中的每一者均包括依次连通的进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区，沿流动方向，第一过渡区的宽度逐渐增大，第二过渡区的宽度逐渐减小，第一过渡区和第二过渡区分别设有多个用于分流的第一流道和第二流道，反应区设有多个连通第一流道和第二流道的反应流道，第一流道与反应流道之间的角度为钝角，第二流道与反应流道之间的角度为钝角。本发明提供的双极板具有流道设计合理、流量分配均匀，进而电池功率输出稳定、使用寿命长的优点。命长的优点。命长的优点。


技术研发人员：肖宽 刘真 陆维 刘昊 耿珺 夏丰杰 李道喜
受保护的技术使用者：武汉绿动氢能能源技术有限公司
技术研发日：2021.09.15
技术公布日：2022/3/8