0、陽極金屬板;101、燃料氣體流道;
[0036]200、陰極金屬板;201、氧化氣體流道;
[0037]102、冷卻液流道;202、第一凸起部;
[0038]106、第二凸起部;001、燃料氣體進氣流道;
[0039]002、燃料氣體直流道;003、燃料氣體出氣流道;
[0040]OOlr、氧化氣體進氣流道;002'、氧化氣體直流道;
[0041]003r、氧化氣體出氣流道;103、第一密封凸起;
[0042]203、第二密封凸起;104、第一定位孔;
[0043]105、第二定位孔;204、第三定位孔;
[0044]205、第四定位孔;300、膜電極;
[0045]400、密封墊片;102-1、陽極金屬板冷卻液流場;
[0046]102-11、第二凸起部流場;102-23、陰極金屬板流場進出口;
[0047]102-13、陽極金屬板流場進出口;102-2、陰極金屬板冷卻液流場;
[0048]102-21、第一凸起部流場。
【具體實施方式】
[0049]需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0050]如圖5所不,本實施例提供了一種金屬極板,該金屬極板具有第一表面和第二表面,第一表面上具有沖壓形成的并行設置的第一流道,第二表面上具有沖壓形成的并行設置的第二流道,第二流道為直線流道,第二流道與第一流道交叉設置,且第二流道的深度小于第一流道的深度。優選地,第二流道的深度為第一流道的深度的30%-70%。沖壓機沖在該金屬極板的第二表面進行兩次沖壓操作,第一次沖壓操作以在第一表面上形成第一流道,然后進行第二次沖壓操作以形成第二流道。在本發明的技術方案中,金屬極板不限于應用沖壓加工工藝一種方式進行加工金屬極板,其他作用效果等同的加工方式也應該歸入本發明的技術方案的保護范圍。
[0051 ] 在本實施例中的燃料電池所應用的燃料氣體優選為氫氣,氧化氣體優選為空氣。由于第二流道與第一流道交叉設置即燃料電池中冷卻液流道為該第二流道,經由第二流道流通的冷卻液能夠更加迅速、均勻地將燃料電池內能量轉化過程中產生的熱量,從而延長燃料電池的使用壽命。進一步地,由于使用金屬極板作為燃料電池的內部零部件,使得燃料電池的電池堆的體積大大減小,從而較好地提高了燃料電池的功率密度。
[0052]在本實施例中,第二流道與第一流道垂直交叉設置。這樣可以減少冷卻液在冷卻液流道中的流動長度,從而降低液體壓降,繼而降低泵耗。
[0053]結合參見圖5和圖6所示,本實施例提供了一種燃料電池的金屬雙極板。該燃料電池的金屬雙極板包括陽極金屬板100和陰極金屬板200。陽極金屬板100陽極金屬板100的第一表面具有多個燃料氣體流道101,陰極金屬板200陰極金屬板200的第一表面具有多個氧化氣體流道201,陰極金屬板200與陽極金屬板100疊置,且陰極金屬板200的第二表面與陽極金屬板100的第二表面彼此相對,陰極金屬板200的第二表面與陽極金屬板100的第二表面之間形成多個冷卻液流道102。其中,陽極金屬板100和陰極金屬板200的其中之一為前述的金屬極板,冷卻液流道102由金屬極板的第二流道形成。當陽極金屬板100與陰極金屬板200也可以同時選用前述的金屬極板,這樣,陽極金屬板100和陰極金屬板200疊置后形成的冷卻液流道102的流道空間更大,從而允許通過更大流量的冷卻液,因此可以更迅速地將燃料電池內產生的熱量帶走。
[0054]在本實施例中,陽極金屬板100的第一表面上具有沖壓形成的并行設置的多個燃料氣體流道101,陰極金屬板200的第一表面具有沖壓形成的并行設置的多個氧化氣體流道201,多個燃料氣體流道101的延伸方向與多個氧化氣體流道201的延伸方向一致。這樣設計的好處是方便陽極金屬板100和陰極金屬板200的加工,陽極金屬板100上的燃料氣體流道101以及陰極金屬板200上的氧化氣體流道201均通過第一次沖壓操作的沖壓工具及沖壓參數沖壓所需的沖壓力矩、沖壓時間間隔等參數即可完成加工。
[0055]結合參見圖5至圖11所示,陰極金屬板200上沖壓成型有多個底部中空的第一凸起部202,相鄰兩個第一凸起部202之間形成氧化氣體流道201,陽極金屬板100上沖壓成型有多個底部中空的第二凸起部106,相鄰兩個第二凸起部106之間形成燃料氣體流道101,第二凸起部106的中空的底部與第一凸起部202的中空的底部連通,并連通冷卻液流道102以形成冷卻液流場。當陽極金屬板100與陰極金屬板200疊置在一起后,陽極金屬板100與陰極金屬板200上被沖壓形成的第一凸起部202、第二凸起部106的中空的底部之間被沖壓形成的冷卻液流道102貫通,從而在陽極金屬板100與陰極金屬板200之間形成了網狀的冷卻液流場。冷卻液流場對燃料電池具有更大程度的熱交換能力,因而冷卻液流場能夠更均勻地帶走燃料電池內部的熱量。
[0056]如圖9所示,圖9為金屬極板的第二表面上的冷卻液流場的分布示意圖,即陽極金屬板冷卻液流場102-1的分布示意圖。陽極金屬板100上的陽極金屬板冷卻液流場102-1的第二凸起部流場102-11由第二凸起部106的中空的底部形成,由于冷卻液流道102與燃料氣體流道101交叉設置,因此各第二凸起部流場102-11之間被冷卻液流道102貫通,從而形成網狀的陽極金屬板冷卻液流場102-1。優選地,陽極金屬板冷卻液流場102-1具有多個陽極金屬板流場進出口 102-13,多個陽極金屬板流場進出口 102-13均是通過沖壓加工形成。如圖10所示,同樣地,陰極金屬板200上沖壓形成氧化氣體流道201后,沖壓得到的第一凸起部202,該第一凸起部202的中空的底部形成陰極金屬板冷卻液流場102-2,即與陽極金屬板100上的第二凸起部流場102-11相對應且連通的第一凸起部流場102-21。另夕卜,與陽極金屬板冷卻液流場102-1的陽極金屬板流場進出口 102-13相同,陰極金屬板流場進出口 102-23也有多個,并通過沖壓加工的方式進行加工。
[0057]如圖11所示,陽極金屬板100與陰極金屬板200疊置后,陽極金屬板冷卻液流道102-1與陰極金屬板冷卻液流道102-2形成如圖11所示的網狀冷卻液流動腔體(即冷卻液流場)。冷卻液流場中冷卻液位單方向流通,如圖11所示,圖中空心箭頭表示冷卻液的流動方向,并且示出了冷卻液進口方向和冷卻液出口方向。
[0058]如圖8所示,各燃料氣體流道101與各氧化氣體流道201 —一對應,且各燃料氣體流道101的底部與相應的氧化氣體流道201的底部之間密封接觸。這樣可以盡可能地提高金屬雙極板的力學強度,使得燃料電池在搬運過程中具有足夠的強度,從而不易損壞。
[0059]結合參見圖5和圖6所示,燃料氣體流道101包括順次連通的燃料氣體進氣流道
001、燃料氣體直流道002與燃料氣體出氣流道003,每個燃料氣體進氣流道001與相應的多個燃料氣體直流道002的第一端連通,多個燃料氣體直流道002的第二端與相應的燃料氣體出氣流道003連通;氧化氣體流道201包括順次連通的氧化氣體進氣流道001'、氧化氣體直流道002 ^與氧化氣體出氣流道003 ^,每個氧化氣體進氣流道OOP與相應的多個氧化氣體直流道002'的第一端連通,多個氧化氣體直流道002'的第二端與相應的氧化氣體出氣流道003'連通,各氧化氣體進氣流道001'與各燃料氣體進氣流道001、各氧化氣體直流道002'與各燃料氣體直流道002以及各氧化氣體出氣流道003^與各燃料氣體出氣流道003均——對應地設置。在本實施例中,每個燃料氣體進氣流道001、三個燃料氣體直流道002與一個對應的燃料氣體出氣流道003順次連通。這樣可以是進入燃料電池內的燃料氣能夠更加均勻地擴散,從而更高效率地進行化學能向電能的轉換,提高化學反應的速率,增強燃料電池的功能能力。
[0060]結合參見圖5至圖8所示,陽極金屬板100上沖壓成型有第一密封凸起103,第一密封凸起103的高度與第二凸起部106的高度相等,燃料氣體流道101與冷卻液流道102均設置在第一密封凸起103所圍繞的區域內;陰極金屬板200上沖壓成型有第二密封凸起203,第二密封凸起203的高度與第一凸起部202的高度相等,氧化氣體流道201設置在第二密封凸起203所圍繞的區域內,第二密封凸起203與第一密封凸起103對應地反向凸起。這樣可以較好的對燃料電池的內部進行密封,避免燃料電池內的燃料氣體和氧化氣體泄漏,從而影響燃料電池的正常工作,甚至引起燃料電池報廢。
[0061]當陽極金屬板100與陰極金屬板200疊置在一起之后,陽極金屬板100上的燃料氣體進口 Al與陰極