阅读说明：本技术 单极板、双极板及燃料电池 (Unipolar plate, bipolar plate and fuel cell ) 是由 魏宇鸿 张永 肖彪 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种单极板、双极板及燃料电池,单极板包括：板体,板体上设有流场区；流道口,流道口包括端部流道口、中间流道口,端部流道口设置在流场区的端部,中间流道口设置在流场区的内部,中间流道口能够与端部流道口形成气体流通通道。本发明的单极板,在流场区的中部开设中间流道口,中间流道口与端部流道口之间的形成分段式流通通道,保证流场区两段的气体供应更加均匀,提高了流场区的反应效率,从而提高了单极板的性能。(The invention provides a unipolar plate, a bipolar plate and a fuel cell, the unipolar plate includes: the plate body is provided with a flow field area; the flow channel openings comprise end flow channel openings and middle flow channel openings, the end flow channel openings are arranged at the ends of the flow field area, the middle flow channel openings are arranged inside the flow field area, and the middle flow channel openings and the end flow channel openings can form a gas circulation channel. The middle runner port is arranged in the middle of the flow field area, and the sectional type flow channel is formed between the middle runner port and the end runner port, so that the gas supply of the two sections of the flow field area is more uniform, the reaction efficiency of the flow field area is improved, and the performance of the unipolar plate is improved.)

单极板、双极板及燃料电池

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种金属单板、双极板及燃料电池。

背景技术

双极板作为燃料电池的核心组件之一，具有集流、支撑膜电极和均匀分配反应气体作用。金属双极板一般由两片金属单板通过焊接工艺加工而成，每片单板表面布置有用于反应气体流通的流道，极板之间的空间作为冷却液的流通通道。在极板设计的时候，考虑到生产加工难易程度，一般将金属单板设计成狭长型且极板结构完全相同，即每片金属单板可通过同义模具冲压得到。对于狭长型极板，容易出现流体进出口设计不合理造成的流体供应不足、气体分配不均的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是单极板容易出现流体进出口设计不合理造成的流体供应不足、气体分配不均，从而提供一种金属单板、双极板及燃料电池。

为了解决上述问题，本发明提供一种单极板，包括：

板体，板体上设有流场区；

流道口，流道口包括端部流道口、中间流道口，端部流道口设置在流场区的端部，中间流道口设置在流场区的内部，中间流道口能够与端部流道口形成气体流通通道。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，端部流道口包括第一端部流道口、第二端部流道口，第一端部流道口、第二端部流道口分别设置在流场区的两个端部，中间流道口能够分别与第一端部流道口、第二端部流道口形成两个气体流通通道。

优选地，中间流道口为气体流入口，端部流道口为气体流出口。

优选地，第一端部流道口、第二端部流道口分别设置在流场区沿长度方向的两个端部，中间流道口设置在流场区沿长度方向的中点处，中间流道口与第一端部流道口之间的气体流通通道的流程为S1，中间流道口与第二端部流道口之间的气体流通通道的流程为S2，S1＝S2。

优选地，端部流道口包括氧化剂端部流道口、燃料端部流道口，和/或，中间流道口包括氧化剂中间流道口、燃料中间流道口。

优选地，板体上还设有冷却液流道口，冷却液流道口设置在流场区沿宽度方向的端部。

优选地，板体设有定位阶梯，定位阶梯用于单极板叠放时的定位，和/或，流场区设有波纹状流道，和/或，板体上设有用于装配定位的定位孔。

优选地，流道口周围设有加强结构。

优选地，板体由厚度为0.1mm-0.2mm的金属薄板冲压制成，冲压深度为0.2mm-0.7mm，波纹状流道的宽度为1mm-2mm。

一种双极板，包括两片单极板。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，两片单极板背对背的装配，两片单极板朝向外侧的流场区的波纹状流道形成反应气体流通的主流道，两片单极板之间的空间形成冷却液的流通通道。

一种燃料电池，包括上述的单极板，或上述的双极板。

本发明提供的单极板、双极板及燃料电池至少具有下列有益效果：

本发明的单极板，在流场区的中部开设中间流道口，中间流道口与端部流道口之间的形成分段式流通通道，保证流场区两段的气体供应更加均匀，提高了流场区的反应效率，从而提高了单极板的性能。

附图说明

图1为本发明实施例的单极板的结构示意图。

附图标记表示为：

1、板体；2、流场区；3、第一端部流道口；31、氧化剂第一端部流道口；32、燃料第一端部流道口；4、第二端部流道口；41、氧化剂第二端部流道口；42、燃料第二端部流道口；5、中间流道口；51、燃料中间流道口；52、氧化剂中间流道口；6、冷却液流道口；7、定位孔；8、加强结构；9、波纹状流道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，本实施例提供了一种单极板，包括：板体1，板体1上设有流场区2；流道口，流道口包括端部流道口、中间流道口5，端部流道口设置在流场区2的端部，中间流道口5设置在流场区2的内部，中间流道口5能够与端部流道口形成气体流通通道。

本发明实施例提供的单极板解决了现有技术中流体进出口设置不合理，造成气流供应不均的问题，特别是针对狭长型单极板，此类单极板的流场区具有明显的矩形布局，长度相较于宽度较大，反应气体从一段的进口流入，需要流过较长的流程才能到达出口，在长流程流动过程中，前半程气体供应明显要高于后半程，从而影响了单极板的性能。因此，本申请针对此类特殊的单极板，在流场区2的中部开设中间流道口5，中间流道口5与端部流道口之间的形成分段式流通通道，保证流场区2两段的气体供应更加均匀，提高了流场区2的反应效率，从而提高了单极板的性能。

优选地，端部流道口包括第一端部流道口3、第二端部流道口4，第一端部流道口3、第二端部流道口4分别设置在流场区2的两个端部，中间流道口5能够分别与第一端部流道口3、第二端部流道口4形成两个气体流通通道。更优选地，中间流道口5为气体流入口，第一端部流道口3、第二端部流道口4为气体流出口，气体从中间流道口5流入，分成两股，向流场区2的两端流动，最终分别经第一端部流道口3、第二端部流道口4流出。反应气体供应更加流畅，流场区2内反应气体分配均匀，单极板反应效率高。

优选地，为了保证两段流场区2内的气体最大可能的均匀分配，第一端部流道口3、第二端部流道口4分别设置在流场区2沿长度方向的两个端部，中间流道口5设置在流场区2沿长度方向的中点处，中间流道口5与第一端部流道口3之间的气体流通通道的流程为S1，中间流道口5与第二端部流道口4之间的气体流通通道的流程为S2，S1＝S2，从而保证从中间流道口5流出的气体达到两段的出口的流程相等，进一步保证了反应气体的均匀供应。

优选地，端部流道口包括氧化剂端部流道口、燃料端部流道口，具体的第一端部流道口3包括氧化剂第一端部流道口31、燃料第一端部流道口32，第二端部流道口4包括氧化剂第二端部流道口41、燃料第二端部流道口42，和/或，中间流道口5包括燃料中间流道口51、氧化剂中间流道口52。同一种反应气体的进口和出口相互交错布置，保证反应气体沿对角线方向流过流场区2，延长反应时间。用于通入氧化剂的流道口和燃料的流道口，尺寸可以一致，也可以按一定比例调整。

单极板采用同一模具冲压得到，降低了双极板和燃料电池的加工难度、节省时间和效率。单极板上同时具备氧化剂的进出口和燃料的进出口，通用性强，在叠放装配成双极板后，只需要将无需使用的进出口采用密封条进行密封即可。

优选地，为了提高单极板散热性能，板体1上还设有冷却液流道口6，冷却液流道口6设置在流场区2沿宽度方向的端部。由于狭长型单极板的形状特点，可以在流场区2的端部并列布置多个冷却液流道口6，宽度的两端的冷却液流道口6对称布置，提高冷却液流量和换热效率。

优选地，板体1设有定位阶梯，定位阶梯用于单极板叠放时的定位，定位阶梯的形式可以为内凹，便于冲压制造。流场区2设有波纹状流道9。板体1上设有用于装配定位的定位孔7。

优选地，板体由厚度为0.1mm-0.2mm的金属薄板冲压制成，冲压深度为0.2mm-0.7mm，波纹状流道的宽度为1mm-2mm。

优选地，为了增加单极板的结构强度，流道口周围设有加强结构8。加强结构8还可以起到支撑单极板的作用，包括单极板之间的有效间距，保证冷却液的均匀分配，避免高压堆力压紧的情况下造成单极板的变形损坏。

本发明实施例还提供了一种双极板，包括两片单极板。两片单极板背对背的装配，两片单极板朝向外侧的流场区2的波纹状流道9形成反应气体流通的主流道，两片单极板之间的空间形成冷却液的流通通道。

本发明实施例提供的双极板可提升反应流体和冷却液流体的流动均匀性，同时提升燃料电池的输出性能。

一种燃料电池，包括上述的单极板，或上述的双极板。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。