电池极板、燃料电池双极板以及燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电池极板、一种燃料电池双极板以及一种燃料电池。


背景技术：

2.相关技术中，燃料电池在工作过程中，膜电极上会出现电化学反应生成的水，水会进入电池极板与膜电极之间的连通流道中，会造成连通流道内堵塞，反应气体难以在连通流道内传输，从而会影响单电池的输出功率。
3.现有的燃料电池通过增大压缩机的功率，可以提高进气歧管口内的气体压强，从而可以提高连通流道内的气体压强，进而在气体压强的作用下水可以从连通流道内排出。当压缩机的功率提高时，燃料电池的需要为压缩机提供更多的能量，从而造成燃料电池的负载能力降低，并且，当单电池产生的水量继续增大时，压缩机的功率提高也难以将水排出，从而会影响燃料电池的输出功率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池极板，该电池极板在不提高压缩机功率的情况下，具有更好的排水能力，从而可以提高燃料电池的输出功率。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种燃料电池单电池包括：极板本体，所述极板本体限定出连通流道，且所述极板本体限定出进气歧管口、进液歧管口、出气歧管口和出液歧管口，所述连通流道适于连通所述进气歧管口和所述出气歧管口，所述进气歧管口的横截面面积小于所述出气歧管口的横截面面积，和/或所述进液歧管口的横截面面积小于所述出液歧管口的横截面面积。
7.在本实用新型的一些示例中，所述进气歧管口包括氢气进口歧管口和空气进口歧管口，所述出气歧管口包括氢气出口歧管口和空气出口歧管口，所述氢气进口歧管口的横截面面积小于所述氢气出口歧管口的横截面面积，且所述空气进口歧管口的横截面面积小于所述空气出口歧管口的横截面面积；所述连通流道适于连通所述氢气进口歧管口和所述氢气出口歧管口或所述连通流道适于连通所述空气进口歧管口和所述空气出口歧管口。
8.在本实用新型的一些示例中，所述极板本体还限定出冷却液流道，沿所述极板本体的厚度方向上，所述冷却液流道与所述连通流道分别设置于所述极板本体的两侧，所述进液歧管口包括冷却液进口歧管口，所述出液歧管口包括冷却液出口歧管口，所述冷却液流道连通所述冷却液进口歧管口和所述冷却液出口歧管口，所述冷却液进口歧管口的横截面面积小于所述冷却液出口歧管口的横截面面积。
9.在本实用新型的一些示例中，沿所述电池极板的长度方向，所述进气歧管口和所述出气歧管口分别靠近所述电池极板的两端设置；所述进液歧管口和所述出液歧管口分别靠近所述电池极板的两端设置。
10.在本实用新型的一些示例中，所述进气歧管口包括氢气进口歧管口和空气进口歧
管口，所述进液歧管口包括冷却液进口歧管口，所述出气歧管口包括氢气出口歧管口和空气出口歧管口，所述出液歧管口包括冷却液出口歧管口，在所述电池极板的长度方向上，所述空气进口歧管口、所述冷却液进口歧管口和所述氢气出口歧管口均靠近所述电池极板的一端设置，且所述空气出口歧管口、所述冷却液出口歧管口和氢气进口歧管口均靠近所述电池极板的另一端设置。
11.在本实用新型的一些示例中，在所述电池极板的宽度方向上，所述氢气进口歧管口与所述空气进口歧管口靠近所述电池极板的一侧设置。
12.在本实用新型的一些示例中，在所述电池极板的宽度方向上，所述氢气出口歧管口与所述空气出口歧管口均靠近所述电池极板的另一侧设置。
13.相对于现有技术，本实用新型所述的电池极板具有以下优势：
14.根据本实用新型的电池极板，通过调节进气歧管口的横截面面积和/或进液歧管口的横截面面积，可以提高连通流道内的气体压降差，与现有技术相比，在不提高压缩机功率的情况下，可以提高单电池的排水能力，从而可以提高燃料电池的输出功率。
15.本实用新型的另一目的在于提出一种燃料电池双极板。
16.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
17.一种燃料电池双极板，包括上述的电池极板。
18.相对于现有技术，本实用新型所述的燃料电池双极板具有以下优势：
19.根据本实用新型的燃料电池双极板，通过调节燃料电池双极板中每个电池极板的进气歧管口的横截面面积和/或进液歧管口的横截面面积，可以提高连通流道内的气体压降差，与现有技术相比，在不提高压缩机功率的情况下，可以提高单电池的排水能力，从而可以提高燃料电池的输出功率。
20.本实用新型的另一目的在于提出一种燃料电池。
21.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
22.一种燃料电池，包括上述的燃料电池双极板。
23.所述燃料电池与上述的燃料电池双极板相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
24.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
25.图1为本实用新型实施例所述的单电池的示意图。
26.附图标记说明：
27.单电池100；
28.电池极板10；极板本体101；
29.进气歧管口201；出气歧管口202；氢气进口歧管口203；氢气出口歧管口204；空气进口歧管口205；空气出口歧管口206；
30.进液歧管口301；出液歧管口302；冷却液进口歧管口303；冷却液出口歧管口304。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
33.根据本实用新型实施例所述的电池极板10，电池极板10可以作为燃料电池中单电池100的极板使用，其中，单电池100包括：膜电极和两个电池极板10，两个电池极板10分别为第一极板和第二极板，第一极板和第二极板中的一个为阳极板，第一极板和第二极板中的另外一个为阴极板，膜电极夹设于第一极板和第二极板之间，也就是说，膜电极与第一极板和第二极板均接触，氢气等燃料和氧气等氧化剂通过膜电极发生电化学反应以使单电池100产生电能，并且氢气等燃料和氧气等氧化剂反应后可以在膜电极的表面产生水。
34.燃料电池可以设置有多个单电池100，多个单电池100沿厚度方向依次堆叠，单电池100可以消耗燃料如氢气等以产生电能，燃料电池可以将多个单电池100产生的电能汇集，且燃料电池可以用于向用电器提供电能，从而可以保证用电器正常工作。当燃料电池设置于车辆上时，燃料电池可以为车辆提供电能以使车辆在路面上行驶。
35.如图1所示，根据本实用新型实施例所述的电池极板10包括：极板本体101，极板本体101限定出连通流道，且极板本体101限定出进气歧管口201、进液歧管口301、出气歧管口202和出液歧管口302，连通流道适于连通进气歧管口201和出气歧管口202，气体或者液体可以通过连通流道均匀地流动至膜电极各处，反应物与膜电极的接触面积更大，从而可以提高单电池100的输出功率。
36.其中，当电池极板10设置于单电池100内时，膜电极、第一极板和第二极板均限定出进气歧管口201、进液歧管口301、出气歧管口202和出液歧管口302，膜电极、第一极板和第二极板的进气歧管口201、进液歧管口301、出气歧管口202和出液歧管口302分别一一对应，当第一极板、膜电极和第二极板依次堆叠形成单电池100时，膜电极、第一极板和第二极板的进气歧管口201、进液歧管口301、出气歧管口202和出液歧管口302可以分别依次连通，多个单电池100堆叠时，多个单电池的叠置的进气歧管口201、进液歧管口301、出气歧管口202和出液歧管口302可以依次连通以使气体和燃料在多个单电池100之间运输，每个单电池100均可以发生电化学反应以产生电能。
37.进一步地，连通流道连通进气歧管口201和出气歧管口202，进气歧管口201内的反应物可以通过分流至膜电极各处，且过量部分的反应物可以朝向出气歧管口202流动以避免反应物在电池极板10内积聚。当气体在连通流道内流动时，气体可以使电化学反应产生的水从电池极板10中排出。
38.并且，进气歧管口201的横截面面积小于出气歧管口202的横截面面积，和/或进液歧管口301的横截面面积小于出液歧管口302的横截面面积。当进气歧管口201的横截面面积小于出气歧管口202的横截面面积时，在气体从进气歧管口201朝向出气歧管口202流动的过程中，相较于进气歧管口201的横截面面积等于或者大于出气歧管口202的横截面面积，如此设置可以使气体的压降差更大，在气体压力的作用下，可以使水更容易从电池极板10中排出，从而可以避免水堵塞连通流道，进而可以提高燃料电池的输出功率。
39.同理可得，当进液歧管口301的横截面面积小于出液歧管口302的横截面面积时，在液体(例如冷却液等)从进液歧管口301朝向出液歧管口302流动的过程中，相较于进液歧
管口301的横截面面积等于或者大于出液歧管口302的横截面面积，如此设置可以使液体的压降差更大，从而可以使水更容易从电池极板10中排出，从而可以避免水堵塞连通流道，进而可以提高燃料电池的输出功率。
40.由此，通过调节进气歧管口201的横截面面积和/或进液歧管口301的横截面面积，可以提高连通流道内的气体压降差，与现有技术相比，在不提高压缩机功率的情况下，可以提高单电池100的排水能力，从而可以提高燃料电池的输出功率。
41.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，进气歧管口201包括氢气进口歧管口203和空气进口歧管口205，出气歧管口202包括氢气出口歧管口204和空气出口歧管口206，氢气可以在氢气进口歧管口203和氢气出口歧管口204内流动，空气可以在空气进口歧管口205和空气出口歧管口206内流动，连通流道适于连通氢气进口歧管口203和氢气出口歧管口204或连通流道适于连通空气进口歧管口205和空气出口歧管口206。具体而言，位于膜电极一侧的电池极板10的连通流道连通氢气进口歧管口203和氢气出口歧管口204，也就是说，氢气可以在膜电极的一侧流动，氢气进口歧管口203内的氢气可以通过连通流道朝向氢气出口歧管口204流动。位于膜电极另一侧的电池极板10的连通流道连通空气进口歧管口205和空气出口歧管口206，也就是说，空气可以在膜电极的一侧流动，空气进口歧管口205内的空气可以通过连通流道朝向空气出口歧管口206流动。
42.并且，氢气进口歧管口203的横截面面积小于氢气出口歧管口204的横截面面积，通过调节氢气进口歧管口203的横截面面积，可以增大连通流道内的氢气压降差，从而可以使氢气更容易将连通氢气进口歧管口203和氢气出口歧管口204的连通流道内的水排出至电池极板10外，可以避免水堵塞连通流道，从而可以增大氢气与膜电极的接触面积，进而可以提高单电池100的输出功率。
43.同时，空气进口歧管口205的横截面面积小于空气出口歧管口206的横截面面积，通过调节空气进口歧管口205的横截面面积，可以增大连通流道内的空气压降差，从而可以使空气更容易将连通空气进口歧管口205和空气出口歧管口206的连通流道内的水排出至电池极板10外，可以避免水堵塞连通流道，从而可以增大空气与膜电极的接触面积，进而可以提高单电池100的输出功率。
44.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，极板本体101还限定出冷却液流道，沿极板本体101的厚度方向上，冷却液流道与连通流道分别设置于极板本体101的两侧，进液歧管口301包括冷却液进口歧管口303，出液歧管口302包括冷却液出口歧管口304，冷却液可以在冷却液进口歧管口303和冷却液出口歧管口304内流动，冷却液流道连通冷却液进口歧管口303和冷却液出口歧管口304，冷却液进口歧管口303内的冷却液可以通过冷却液流道朝向冷却液出口歧管口304流动，且冷却液可以冷却单电池100，从而可以避免单电池100过热损坏。通过将冷却液流道与连通流道分别设置于极板本体101的两侧。可以避免冷却液流道与连通流道连通，从而可以避免冷却液流道内流动的介质(例如冷却液)与连通流道内流动的介质(例如空气或氢气)串流，从而可以提高单电池100的使用可靠性。
45.并且，冷却液进口歧管口303的横截面面积小于冷却液出口歧管口304的横截面面积，通过调节冷却液进口歧管口303的横截面面积，可以增大冷却液流道内的冷却液压降差，从而可以使冷却液更容易从冷却液出口歧管口304朝向冷却液出口歧管口304流动，从而可以降低冷却液压缩泵的工作功率，进而可以进一步地提高燃料电池的输出功率，提高
了燃料电池的产品品质。
46.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，沿电池极板10的长度方向，进气歧管口201和出气歧管口202分别靠近电池极板10的两端设置，需要说明的是，电池极板10的长度方向可以指图1中的左右方向，通过将进气歧管口201和出气歧管口202分别设置于电池极板10的两端，可以延长气体在进气歧管口201和出气歧管口202之间的流动路径长度，从而可以增大气体与膜电极之间的接触面积，进而可以提高单电池100的输出功率。并且，进液歧管口301和出液歧管口302分别靠近电池极板10的两端设置，通过将进液歧管口301和出液歧管口302分别设置于电池极板10的两端，可以延长冷却液在进液歧管口301和出液歧管口302之间的流动路径长度，从而可以增大冷却液与膜电极之间的接触面积，进而可以提高单电池100的散热效率。
47.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，在电池极板10的长度方向上，空气进口歧管口205、冷却液进口歧管口303和氢气出口歧管口204均靠近电池极板10的一端设置，且空气出口歧管口206、冷却液出口歧管口304和氢气进口歧管口203均靠近电池极板10的另一端设置。也就是说，在电池极板10的长度方向上，空气的流动方向与冷却液的流动方向一致，且空气的流动方向与氢气的流动方向、冷却液的流动方向与氢气的流动方向均相反，如此设置可以使反应物在膜电极各处的反应速率近似相同，从而可以提高单电池100的反应效率，进而可以提高单电池100的输出功率。
48.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，在电池极板10的宽度方向上，氢气进口歧管口203与空气进口歧管口205靠近电池极板10的一侧设置，进一步地，氢气出口歧管口204与空气出口歧管口206均靠近电池极板10的另一侧设置。其中，电池极板10的宽度方向可以指图1中的上下方向，以图1所示的实施例为例，氢气进口歧管口203和空气进口歧管口205均可以靠近图1中电池极板10上端设置，氢气出口歧管口204与空气出口歧管口206均可以靠近图1中电池极板10下端设置，如此设置可以使氢气和空气均沿电池极板10的对角方向流动，从而可以使氢气和空气在单电池100中与膜电极的接触面积更大，从而可以进一步地提高单电池100中反应物的反应效率，进而可以进一步地提高单电池100的输出功率。
49.根据本实用新型实施例所述的燃料电池双极板，包括上述实施例所述的电池极板10，通过调节燃料电池双极板中每个电池极板10的进气歧管口201的横截面面积和/或进液歧管口301的横截面面积，可以提高连通流道内的气体压降差，与现有技术相比，在不提高压缩机功率的情况下，可以提高单电池100的排水能力，从而可以提高燃料电池的输出功率。
50.根据本实用新型实施例所述的燃料电池，包括上述实施例所述的燃料电池双极板，通过调节燃料电池中每个电池极板10的进气歧管口201的横截面面积和/或进液歧管口301的横截面面积，可以提高连通流道内的气体压降差，与现有技术相比，在不提高压缩机功率的情况下，可以提高单电池100的排水能力，从而可以提高燃料电池的输出功率。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。