專利名稱：各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于質子交換膜燃料電池領域，涉及到質子交換膜燃料電池的氣體導
流板的設計。
背景技術：
質子交換膜燃料電池電堆是由多個單體電池組成，而每一個單體電池則由一塊用 于通入燃料(氫氣)的"燃料氣體導流板"和另一塊用于通入氧化劑(空氣或氧氣)的"氧 化劑氣體導流板"以及在上述兩者之間的膜電極組件所構成；在導流板的整個面積中，通 常分為"活性區(qū)域"和"非活性區(qū)域"兩部分，"活性區(qū)域"是指在膜電極組件的催化劑作用 下，由于氧化還原作用在膜電極組件的兩面間產生電勢差，實際用于發(fā)電的那一部分有效 區(qū)域，而沒有進行實際發(fā)電的區(qū)域叫"非活性區(qū)域"，兩個區(qū)域應該以密封圈分隔開。 對于質子交換膜燃料電池電堆，在其他參數(shù)(如質子交換膜、催化劑、燃料氣體和 氧化氣體等)都一樣的前提下，各單體電池的發(fā)電能量(功率)是與活性面積的大小成正 比的。因此，為了保證各單體電池的發(fā)電能量的一致性，必須使各單體電池的活性面積相 等。 一般來說，各單元活性區(qū)域的形狀和空間位置都是相同的，如果氣體要從共用管道進入 到活性區(qū)域(或從活性區(qū)域排出到共用管道)主要有兩種方式。 第一種方法是直接從氣體導流板1'的兩面通過密封圈"橋"底隧道的方式(見圖 1)，使氣體從共用管道2'連通至活性區(qū)域。這種方法會帶來如導流板加工的復雜、密封性 能不能保證、質子交換膜的浪費和膜電極集合體容易損壞等多種缺陷，因此不宜采用。 第二種方法是從氣體導流板1〃的背面把共用管道2〃與活性區(qū)域通過導流槽 6〃而連通的方式(見圖2)，由于兩個相鄰的單體電池的活性區(qū)域在大小和形狀上是一樣 的，空間位置又是重迭的，在現(xiàn)有的氣體導流板加工的條件下，第二種方法就必須讓每一個 單體電池都分別有自己獨立的"燃料氣體導流板"和"氧化劑氣體導流板"，而不能讓相鄰的 兩個單體電池共用 一塊導流板的兩個面。

實用新型內容針對現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型旨在提供一種各單元活性區(qū)域空間位置交
替錯位的燃料電池結構。 本實用新型采用的技術方案是 —種各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，包括多個單體電池，相 鄰的兩個單體電池共用一塊氣體導流板的兩面， 一面為燃料氣體導流板，另一面為氧化劑 氣體導流板，其活性區(qū)域在空間位置上交替錯位，各氣體導流板兩面的活性區(qū)域分別通過 導流槽從另一面連接到共用管道。 所述相鄰兩個單體電池的活性區(qū)域在空間位置上交替錯位90度。 所述同一氣體導流板上的燃料氣體導流槽和氧化劑氣體導流槽在空間位置上錯
位90度。
3[0011] 所述同一氣體導流板的兩面分別在上下和左右預留出一定寬度的非活性區(qū)域，對 應的燃料氣體導流槽和氧化劑氣體導流槽分別為橫向槽或縱向槽。 所述相鄰氣體導流板的燃料氣體導流槽和氧化劑氣體導流槽位于其同一面，并分 別在空間位置上交替錯位90度。 所述燃料氣體導流槽為縱向槽，氧化劑氣體導流槽為橫向槽。 所述燃料氣體導流槽為橫向槽，氧化劑氣體導流槽為縱向槽。 所述相鄰氣體導流板對合面的活性區(qū)域布局相同。 所述各單體電池活性區(qū)域的面積相等。 所述各單體電池活性區(qū)域的形狀相同。 本實用新型在保證各單體電池的活性面積相等的前提下(甚至也可以使各單體 電池的活性區(qū)域的形狀也相同)，相鄰的兩個單體電池的活性區(qū)域在空間位置上交替錯開， 這種設計使相鄰的兩個單體電池可以共用一塊氣體導流板的兩個面，一面為燃料氣體導流 板，另一面為氧化劑氣體導流板，同時在這種情況下，使各自所需的氣體從另一面連接到共 用管道，避免采取"橋"的連接方式。
具有以下優(yōu)點 (1)相鄰的兩個單體電池連接更直接、內阻更小、發(fā)電效率更高； (2)完全排除了相鄰的兩個單體電池之間可能出現(xiàn)氣體泄漏的問題； (3)使燃料電池電堆的結構更簡單，制作和裝配更容易； (4)大大縮短了電堆的總長度，也就是減少了電堆的體積和重量； (5)節(jié)省了約50%的導流板，降低了成本。

圖1是現(xiàn)有第一種燃料電池的結構示意圖圖2是圖1中I部的放大圖；圖3是現(xiàn)有第二種燃料電池的結構示意圖圖4是圖3中II部的A面放大圖；圖5是圖3中II部的B面放大圖；圖6是本實用新型燃料電池的結構示意圖圖7是圖6中III部的A面放大圖；圖8是圖6中III部的B面放大圖；圖9是圖6中IV部的B面放大圖；圖10是圖6中IV部的A面放大圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
附圖標記說明如下 1、1' 、1〃——氣體導流板 2、2' 、2〃——共用管道 3——非活性區(qū)域[0040] 4——燃料氣體導流槽[0041] 5——氧化劑氣體導流槽[0042] 6〃——導流槽 如圖6-10所示，該燃料電池結構由多個單體電池組成，相鄰的兩個單體電池共用一塊氣體導流板1的兩面，各導流板的A面總是為氧化劑導流板，B面總是為燃料氣導流板，其活性區(qū)域在空間位置上交替錯位90度，各氣體導流板兩面的活性區(qū)域分別通過導流槽從另一面連接到共用管道2，同一氣體導流板的兩面分別在上下和左右預留出一定寬度的非活性區(qū)域3，相鄰氣體導流板對合面的活性區(qū)域布局相同，燃料氣體導流槽4和氧化劑氣體導流槽5分別位于同一氣體導流板的兩面，并在空間位置上錯位90度，燃料氣體導流槽4為橫向槽，總是位于A面，在第一塊板上為橫向槽，第二塊板上為縱向槽，依次交替，氧化劑氣體導流槽5為縱向槽，總是位于B面，在第一塊板上為縱向槽，第二塊板上為橫向槽，依次交替，各單體電池活性區(qū)域的面積相等。當然，在一定條件下也可以使各單體電池的活性區(qū)域的形狀也相同。 本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產品。但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是與本實用新型相同或相近似的技術方案，均在其保護范圍之內。
權利要求一種各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征在于，包括多個單體電池，相鄰的兩個單體電池共用一塊氣體導流板的兩面，一面為燃料氣體導流板，另一面為氧化劑氣體導流板，其活性區(qū)域在空間位置上交替錯位，各氣體導流板兩面的活性區(qū)域分別通過導流槽從另一面連接到共用管道。
2. 根據(jù)權利要求1所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述相鄰兩個單體電池的活性區(qū)域在空間位置上交替錯位90度。
3. 根據(jù)權利要求2所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述同一氣體導流板上的燃料氣體導流槽和氧化劑氣體導流槽在空間位置上錯位90 度。
4. 根據(jù)權利要求3所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述同一氣體導流板的兩面分別在上下和左右預留出非活性區(qū)域，對應的燃料氣體 導流槽和氧化劑氣體導流槽分別為橫向槽或縱向槽。
5. 根據(jù)權利要求4所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述相鄰氣體導流板的燃料氣體導流槽和氧化劑氣體導流槽位于其同一面，并分別 在空間位置上交替錯位90度。
6. 根據(jù)權利要求5所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述燃料氣體導流槽為縱向槽，氧化劑氣體導流槽為橫向槽。
7. 根據(jù)權利要求5所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述燃料氣體導流槽為橫向槽，氧化劑氣體導流槽為縱向槽。
8. 根據(jù)權利要求6或7所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其 特征在于，所述相鄰氣體導流板對合面的活性區(qū)域布局相同。
9. 根據(jù)權利要求8所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特征 在于，所述各單體電池活性區(qū)域的面積相等。
10. 根據(jù)權利要求9所述的各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，其特 征在于，所述各單體電池活性區(qū)域的形狀相同。
專利摘要本實用新型公開了一種各單元活性區(qū)域空間位置交替錯位的燃料電池結構，包括多個單體電池，相鄰的兩個單體電池共用一塊氣體導流板的兩面，一面為燃料氣體導流板，另一面為氧化劑氣體導流板，其活性區(qū)域在空間位置上交替錯位，各氣體導流板兩面的活性區(qū)域分別通過導流槽從另一面連接到共用管道。該結構相鄰的兩個單體電池可以共用一塊氣體導流板的兩個面，同時避免了采取“橋”的連接方式。具有結構簡單、制作裝配容易、體積小、重量輕、密封性好、內阻小、發(fā)電效率高、成本低等優(yōu)點。
文檔編號H01M8/24GK201466112SQ20082018326
公開日2010年5月12日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權日2008年12月24日
發(fā)明者姚赤光 申請人:重慶宗申技術開發(fā)研究有限公司