CN216528962U - 一种电池极板及双极板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种电池极板及双极板，电池极板上从左到右依次设置有第一出入口区、第一气体分配区、流场反应区、第二气体分配区和第二出入口区；所述流场反应区设置有若干反应脊，所述反应脊平行布置且形成若干第一沟槽，所述第一沟槽连通第一气体分配区和第二气体分配区，所述第一沟槽内设置有半圆柱凸台。有益效果：通过在第一沟槽内设置半圆柱凸台，可以使反应气体产生湍流，从而增加气体向膜电极的传输效率，同时加大了反应气体进出口的压降，既能满足电堆大电流放电时有充足的反气体，又能及时排出多余的生成水，避免电堆产生“水淹”的风险，可以有效提高燃料电池电堆的放电性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池极板及双极板。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)一般由多片双极板和膜电极叠加组装而成，双极板作为PEMFC的核心零部件，起到隔离燃料气体、氧化剂气体和冷却液的作用，同时双极板上的流场有气体分配、膜电极组件支撑、收集电子和传导热量等重要作用。气体沿膜电极表面均匀分配至关重要，局部缺气将会导致电化学反应不均匀，出现局部过热甚至烧穿质子交换膜导致PEMFC电堆损坏。
PEMFC双极板通常采用直流道，气体的传输主要依靠扩散，当气体作层流运动时，气体向膜电极的传递相对比较弱，容易造成电堆高功率放电时反应气体供气不足。同时由于直流道设计，气体作层流运动，使得反应气体的压降比较小，电堆在大电流放电时产生的水比较多，反应气体的压降太小难以及时排出多余的生成水，容易造成“水淹”的现象，从而影响PEMFC的放电性能及寿命。
为了使PEMFC能高效稳定运行，需要对双极板的流场进行优化设计，使得反应气体均匀分布，且能及时排出多余的生成水，避免“水淹”现象的发生，确保PEMFC的放电性能及寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种新的电池极板及双极板使PEMFC内的反应气体均匀分布，且能及时排出多余的生成水，确保PEMFC的高效稳定运行，避免“水淹”现象的发生，确保PEMFC的放电性能及寿命。
为了实现上述目的，本发明公开了一种电池极板，电池极板上从左到右依次设置有第一出入口区、第一气体分配区、流场反应区、第二气体分配区和第二出入口区；所述流场反应区设置有若干反应脊，所述反应脊平行布置且形成若干第一沟槽，所述第一沟槽连通第一气体分配区和第二气体分配区，所述第一沟槽内设置有半圆柱凸台。
进一步的，所述半圆柱凸台的半径小于第一沟槽的深度。
进一步的，所述半圆柱凸台的第一端与第一沟槽的第一侧壁连接，所述半圆柱凸台的第二端不与第一沟槽的第二侧壁连接。
进一步的，所述半圆柱凸台的第二端到第一沟槽第二侧壁的距离大于等于第一沟槽宽度的二分之一。
进一步的，所述电池极板的第一出入口区设置有第一气体入口、冷却液出口和第二气体出口，所述电池极板的第二出入口区设置有第一气体出口、冷却液入口和第二气体入口。
本实用新型的一种实施例中，所述电池极板为燃料电池的氧极板。
本实用新型的一种实施例中，所述电池极板为燃料电池的氢极板。
本实用新型还公开了一种双极板，应用上述的燃料电池氧极板。
本实用新型还公开了一种双极板，应用上述的燃料电池氢极板。
本实用新型实施例一种电池极板及双极板与现有技术相比，其有益效果在于：通过在第一沟槽内设置半圆柱凸台，可以使反应气体产生湍流，从而增加气体向膜电极的传输效率，同时加大了反应气体进出口的压降，既能满足电堆大电流放电时有充足的反气体，又能及时排出多余的生成水，避免电堆产生“水淹”的风险，可以有效提高燃料电池电堆的放电性能。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型反应脊和半圆柱凸台的局部放大图；
图3是本实用新型电池极板与膜电极组装后的截面示意图；
图4是本实用新型第一沟槽内生成的水的流向示意图。
图中，1、第一气体入口；2、冷却液出口；3、第二气体出口；4、第一气体分配区；5、流场反应区；51、反应脊；52、第一沟槽、53、半圆柱凸台；6、第二气体分配区；7、第一气体出口；8、冷却液入口；9、第二气体入口；10、电池极板；11、气体传输方向；12、膜电极；13、生成水的排出方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1：
参照附图1和附图2，本实用新型公开了一种电池极板，电池极板上从左到右依次设置有第一出入口区、第一气体分配区4、流场反应区5、第二气体分配区6和第二出入口区；所述流场反应区5设置有若干反应脊51，所述反应脊51平行布置且形成若干第一沟槽52，所述第一沟槽52连通第一气体分配区4和第二气体分配区6，所述第一沟槽52内设置有半圆柱凸台53。
在本实施例中，参照附图1第一沟槽52内均匀设置又若干个半圆柱凸台53，且半圆柱凸台53设置在第一沟槽52的相同侧壁上。
在本实施例中，所述半圆柱凸台53的半径小于第一沟槽52的深度。
在本实施例中，所述半圆柱凸台53的第一端与第一沟槽52的第一侧壁连接，所述半圆柱凸台53的第二端不与第一沟槽52的第二侧壁连接。所述第一侧壁为半圆柱凸台53和第一沟槽52相连接的侧壁。
在本实施例中，所述半圆柱凸台53的第二端到第一沟槽52第二侧壁的距离大于等于第一沟槽52宽度的二分之一。半圆柱凸台53不宜设置的长度过长，否则会影响反应物的流动，因此其长度一般设置为小于第一沟槽52宽度的二分之一。
在本实施例中，所述电池极板的第一出入口区设置有第一气体入口1、冷却液出口2和第二气体出口3，所述电池极板的第二出入口区设置有第一气体出口7、冷却液入口8和第二气体入口9。
在本实施例中，相邻两个半圆柱凸台53之间的距离范围大于等于二十毫米小于等于三十毫米。
工作原理：参照附图3，电池极板与膜电极组装后的截面示意图；电池极板第一沟槽52内的半圆柱凸台53，10为电池极板，11为气体传输方向，12为膜电极，13为生成水的排出方向。气体传输过程中遇到第一沟槽52(流道)内的半圆柱凸台53，部分气体因受阻碍产生垂直于膜电极方向的气流，明显增加了气体向膜电极传输的效率，同时可以增加气体进、出口的压降，有利于生成水及时排出，降低电堆发生“水淹”的风险。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述电池极板为燃料电池的氧极板。第一气体为氧气，第二气体为空气。所述冷却液优选为冷却水。
所述电池极板的第一出入口区设置有氧气入口、冷却液出口2和空气出口，所述电池极板的第二出入口区设置有氧气出口、冷却液入口8和空气入口。氧气入口对应第一气体入口1，氧气出口对应第一气体出口7，空气出口对应第二气体出口3，空气入口对应第二气体入口9。第一出入口区的氧气入口、冷却液出口2和空气出口从上到下依次排列。第二出入口区的氧气出口、冷却液入口8和空气入口从上到下依次排列。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述电池极板为燃料电池的氢极板。第一气体为氢气，第二气体为空气。所述冷却液优选为冷却水。
所述电池极板的第一出入口区设置有氢气入口、冷却液出口2和空气出口，所述电池极板的第二出入口区设置有氢气出口、冷却液入口8和空气入口。氢气入口对应第一气体入口1，氢气出口对应第一气体出口7，空气出口对应第二气体出口3，空气入口对应第二气体入口9。第一出入口区的氢气入口、冷却液出口2和空气出口从上到下依次排列。第二出入口区的氢气出口、冷却液入口8和空气入口从上到下依次排列。
实施例4：
在实施例2的基础上，本实用新型还公开了一种双极板，应用实施例2中的燃料电池的氧极板。
实施例5：
在实施例3的基础上，本实用新型还公开了一种双极板，应用实施例3中的燃料电池的氢极板。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种电池极板，其特征在于，电池极板上从左到右依次设置有第一出入口区、第一气体分配区、流场反应区、第二气体分配区和第二出入口区；所述流场反应区设置有若干反应脊，所述反应脊平行布置且形成若干第一沟槽，所述第一沟槽连通第一气体分配区和第二气体分配区，所述第一沟槽内设置有半圆柱凸台。
2.根据权利要求1所述的一种电池极板，其特征在于，所述半圆柱凸台的半径小于第一沟槽的深度。
3.根据权利要求1所述的一种电池极板，其特征在于，所述半圆柱凸台的第一端与第一沟槽的第一侧壁连接，所述半圆柱凸台的第二端不与第一沟槽的第二侧壁连接。
4.根据权利要求3所述的一种电池极板，其特征在于，所述半圆柱凸台的第二端到第一沟槽第二侧壁的距离大于等于第一沟槽宽度的二分之一。
5.根据权利要求1所述的一种电池极板，其特征在于，所述电池极板的第一出入口区设置有第一气体入口、冷却液出口和第二气体出口，所述电池极板的第二出入口区设置有第一气体出口、冷却液入口和第二气体入口。
6.根据权利要求1－5任一所述的一种电池极板，其特征在于，所述电池极板为燃料电池的氧极板。
7.根据权利要求1－5任一所述的一种电池极板，其特征在于，所述电池极板为燃料电池的氢极板。
8.一种双极板，其特征在于，应用权利要求6所述的燃料电池的氧极板。
9.一种双极板，其特征在于，应用权利要求7任一所述的燃料电池的氢极板。
Priority Applications (1)
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| CN202122201459.6U CN216528962U (zh) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | 一种电池极板及双极板 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116314917A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-06-23 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 一种极板分配区结构 |
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2021
- 2021-09-10 CN CN202122201459.6U patent/CN216528962U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN116314917A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-06-23 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 一种极板分配区结构 |
| CN116314917B (zh) * | 2023-05-25 | 2023-09-12 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 一种极板分配区结构 |
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