一种用于氢燃料电池的电极板结构

技术领域

本发明属于氢燃料电池技术领域，具体的说是一种用于氢燃料电池的电极板结构。

背景技术

燃料电池是一种能够将燃料内所存在的化学能转变为电能的化学装置。

氢燃料电池是燃料电池的一种分类，其内部的燃料主要以氢气为主，而将氢气内含有的化学能转变为电能是目前氢燃料电池的常规操作，而针对该种氢燃料电池，电极板的组合方式是影响电能转化效率的重要因素。

目前氢燃料电池的电极板组合方式，其结构相对简易，针对电极板之间的氢气流通以及水流通均未得到优化改进，导致电极板中的氢气易流动至空气板，进而影响氢燃料电池的电能转换效率。

因此，针对上述问题提出一种用于氢燃料电池的电极板结构。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决上述至少一个问题，提出一种用于氢燃料电池的电极板结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于氢燃料电池的电极板结构，包括：

集流板，集流板设置有两组；

电堆结构，电堆结构设置多组，且多组电堆结构并列布置在两组集流板之间，电堆结构包括：

空气板，空气板的一侧与集流板通过双面胶粘合；

膜电极板，膜电极板的中部设置有扩散层；膜电极板的斜对角位置分别开设有狭长孔；且空气板的一侧与膜电极板通过双面胶粘合，且空气板与膜电极板之间以密封圈密封；

氢气板，膜电极板与氢气板通过双面胶粘合；且，氢气板的一侧设置有氢气流道二。

优选的，空气板的一侧开设有空气流道以及氢气流道一；空气流道位于空气板的中部；氢气流道一设置两组，且两组氢气流道一中心对称布置在空气板上；空气板的另一侧开设有空气板水槽。

优选的，空气板的一侧表面开设有密封槽一，且密封圈胶黏于密封槽一内；空气板的表面上下端开设有中心对称的一号通孔；空气板的左右两端开设有中心对称的二号通孔；空气板表面开设有贯穿孔一。

优选的，氢气板的一侧表面开设有密封槽二；氢气板的一侧表面上设置有氢气板水槽；氢气板水槽与密封槽二处于氢气板的同一侧面；氢气板的表面上下端开设有中心对称的三号通孔，且氢气板左右两端开设有中心对称的四号通孔。

优选的，膜电极板的表面上对应于贯穿孔一开设有贯穿孔二；氢气板上对应于贯穿孔一、贯穿孔二开设有贯穿孔三；集流板上靠近于空气板的一侧表面上开设有流槽；集流板上设置有梯形结构的连接耳。

优选的，一号通孔、三号通孔形状相同，均为梯形结构，且一号通孔、三号通孔对应；二号通孔、四号通孔形状相同，均为矩形结构，且二号通孔、四号通孔对应。

本发明的有益效果：

本发明提供一种用于氢燃料电池的电极板结构，通过在膜电极板的斜对角位置设置狭长孔，与氢气板的氢气流道二位置相对应，可实现氢气仅在氢气板与膜电极板之间流通，不会让氢气流通至空气板，保持氢气在膜电极板上的扩散层与空气产生反应。

本发明提供一种用于氢燃料电池的电极板结构，通过在空气板的表面设置配合于膜电极板上扩散层的凸起，可使得膜电极板与空气板结合时紧密贴合，配合密封圈，可避免膜电极板上的扩散层未与氢气板、空气板紧密贴合而导致的阻抗过高，进而导致氢气板、空气板和膜电极板被烧穿的问题，提高了电极板的密封效果。

本发明提供一种用于氢燃料电池的电极板结构，通过在集流板上设置连接耳，且将集流板整体镀金，使其阻抗减小，而连接耳面积大，能够避免热量集中。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的立体图。

图2是本发明中空气板的正面结构立体图。

图3是本发明中氢气板的正面结构立体图。

图4是本发明中膜电极板的正面结构立体图。

图5是本发明中空气板的反面结构立体图。

图6是本发明中氢气板的反面结构立体图。

图例说明：

11、空气板；111、空气流道；112、密封槽一；113、二号通孔；114、一号通孔；115、贯穿孔一；116、氢气流道一；117、空气板水槽；12、膜电极板；123、贯穿孔二；124、扩散层；125、狭长孔；13、氢气板；131、密封槽二；132、贯穿孔三；133、三号通孔；134、四号通孔；135、氢气板水槽；136、氢气流道二；2、集流板；21、流槽；22、连接耳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面给出具体实施例。

本发明：

请参阅图1-图6，本发明提供一种用于氢燃料电池的电极板结构，包括：

集流板2，集流板2设置有两组；

电堆结构，电堆结构设置多组，且多组电堆结构并列布置在两组集流板2之间，电堆结构包括：

空气板11，空气板11的一侧与集流板2通过双面胶粘合；

膜电极板12，膜电极板12的中部设置有扩散层124；膜电极板12的斜对角位置分别开设有狭长孔125；且空气板11的一侧与膜电极板12通过双面胶粘合，且空气板11与膜电极板12之间以密封圈密封；

氢气板13，膜电极板12与氢气板13通过双面胶粘合；且氢气板13的一侧设置有氢气流道二136。

具体的，由于现有技术中，氢燃料电池的电极板组合方式，其结构相对简易，针对电极板之间的氢气流通以及水流通均未得到优化改进，导致电极板中的氢气易流动至空气板11，进而影响氢燃料电池的电能转换效率；该装置中以氢气板13、空气板11以及膜电极板12作为电堆结构，简称为cell，同时配合密封圈组成最小的单元，同时电极板组合方式按照集流板2、空气板11、膜电极板12以及氢气板13顺序依次经双面胶粘合，空气板11与膜电极板12之间经密封圈密封，利用密封圈密封空气板11与膜电极板12，配合设置在膜电极板12上开设的中心对称的狭长孔125，与氢气板13上的氢气流道二136相对应，可使氢气仅在氢气板13和膜电极板12之间流通，且不会让氢气流动到空气板11，让氢气保持在膜电极板12上的扩散层124和空气产生反应；其中，一组燃料电池内，集流板2设置两组，且两组集流板2位于两组外侧的端板之间，而端板与集流板2、电堆结构通过固接在两组端板之间的连接轴贯穿连接，两组集流板2之间设置有若干组电堆结构。

进一步的，空气板11的一侧开设有空气流道111以及氢气流道一116；空气流道111位于空气板11的中部；氢气流道一116设置两组，且两组氢气流道一116中心对称布置在空气板11上；空气板11的另一侧开设有空气板水槽117。

具体的，空气流道111与氢气流道一116均开设于空气板11与膜电极板12相贴的一侧，且空气板水槽117开设于空气板11的另一侧；正面空气流道111，以及氢气流道一116与膜电极板12的光滑表面边框区域间使用密封条实现密封，实现三场分隔的效果，其中空气板11背面开设的空气板水槽117，与氢气板水槽135组成网络结构。

进一步的，空气板11的一侧表面开设有密封槽一112，且密封圈胶黏于密封槽一112内；空气板11的表面上下端开设有中心对称的一号通孔114；空气板11的左右两端开设有中心对称的二号通孔113；空气板11表面开设有贯穿孔一115。

具体的，密封槽一112开设于空气板11与膜电极板12相贴的一侧；空气板11上开设有密封槽一112，可以使得布置在空气板11与膜电极板12之间的密封圈布置于其中，氢气板13与空气板11表面上开设的一号通孔114、二号通孔113、三号通孔133与四号通孔134，其中一号通孔114、三号通孔133作为冷却水和氢气开孔，布置在空气板11与氢气板13的上下位置，而二号通孔113、四号通孔134作为空气开孔，布置在空气板11与氢气板13的左右位置，其中一号通孔114、三号通孔133设置两组，且两组斜对角对称布置。

进一步的，氢气板13的一侧表面开设有密封槽二131；氢气板13的一侧表面上设置有氢气板水槽135；氢气板水槽135与密封槽二131处于氢气板13的同一侧面；氢气板13的表面上下端开设有中心对称的三号通孔133，且氢气板13左右两端开设有中心对称的四号通孔134。

具体的，密封槽二131开设于氢气板13与空气板11相贴的一侧，且氢气板13相贴于空气板11的一侧开设氢气板水槽135；膜电极板12没有流道设计，膜电极板12的中间位置是扩散层124，且扩散层124具体为Gas Diffusion Layer简称GDL，氢气板13和空气板11所流通的气体是通过膜电极板12上的质子膜交换发生电化学反应。

进一步的，膜电极板12的表面上对应于贯穿孔一115开设有贯穿孔二123；氢气板13上对应于贯穿孔一115、贯穿孔二123开设有贯穿孔三132；集流板2上靠近于空气板11的一侧表面上开设有流槽21；集流板2上设置有梯形结构的连接耳22。

具体的，氢气板13和冷却水之间还有密封圈的设计，冷却水是上下进出，以充分冷却氢气板13的整个表面，且集流板2的流槽21和冷却水的流向相匹配，能够使冷却水充分的流动，并且能够进行充分的冷却。

进一步的，一号通孔114、三号通孔133形状相同，均为梯形结构，且一号通孔114、三号通孔133对应；二号通孔113、四号通孔134形状相同，均为矩形结构，且二号通孔113、四号通孔134对应。

工作原理：由于现有技术中，氢燃料电池的电极板组合方式，其结构相对简易，针对电极板之间的氢气流通以及水流通均未得到优化改进，导致电极板中的氢气易流动至空气板11，进而影响氢燃料电池的电能转换效率；该装置中以氢气板13、空气板11以及膜电极板12作为电堆结构，简称为cell，同时配合密封圈组成最小的单元，同时电极板组合方式按照集流板2、空气板11、膜电极板12以及氢气板13顺序依次经双面胶粘合，空气板11与膜电极板12之间经密封圈密封，利用密封圈密封空气板11与膜电极板12，配合设置在膜电极板12上开设的中心对称的狭长孔125，与氢气板13上的氢气流道二136相对应，可使氢气仅在氢气板13和膜电极板12之间流通，且不会让氢气流动到空气板11，让氢气保持在膜电极板12上的扩散层124和空气产生反应。

其中，一组燃料电池内的集流板2设置两组，且两组集流板2位于两组外侧的端板之间，而端板与集流板2、电堆结构通过固接在两组端板之间的连接轴贯穿连接，两组集流板2之间设置有若干组电堆结构；而膜电极板12没有流道设计，氢气板13和空气板11所流通的气体是通过膜电极板12上的质子膜交换发生电化学反应。

其中，在空气板11上开设有密封槽一112，可以使得布置在空气板11与膜电极板12之间的密封圈布置于其中，氢气板13与空气板11表面上开设的一号通孔114、二号通孔113、三号通孔133与四号通孔134，其中一号通孔114、三号通孔133作为冷却水和氢气开孔，布置在空气板11与氢气板13的上下位置，而二号通孔113、四号通孔134作为空气开孔，布置在空气板11与氢气板13的左右位置，其中一号通孔114、三号通孔133设置两组，且两组斜对角对称布置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。