12. 燃料电池双极板

燃料电池双极板的作用
嘿，你问燃料电池双极板的作用呀？这玩意儿可重要啦。

首先呢，双极板就像是燃料电池的“骨架”。

它把燃
料电池的各个部分连接起来，让整个燃料电池结构更稳定。

就好比人得有骨头才能站得直，燃料电池有了双极板才能
稳稳当当的工作。

然后呢，双极板还能起到导电的作用。

它就像电线一样，把电从一个地方传到另一个地方。

在燃料电池里，双
极板把燃料和氧化剂产生的电传导出去，让我们能用上这
些电。

要是没有双极板导电，那电就没法用啦。

还有啊，双极板能分隔燃料和氧化剂。

它就像一堵墙，把燃料和氧化剂隔开，不让它们乱跑。

这样才能保证燃料
电池正常工作，不会发生危险。

要是燃料和氧化剂混在一起，那可就糟糕了。

另外呢，双极板还能散热。

燃料电池工作的时候会产
生热量，双极板可以把这些热量散发出去，让燃料电池不
会过热。

就像人热了要出汗散热一样，燃料电池靠双极板
散热。

我给你讲个事儿吧。

有一次我去参观一个燃料电池工厂，看到那些燃料电池里的双极板。

工作人员给我介绍说，双极板的作用可大了，如果双极板出问题，整个燃料电池
都没法工作。

从那以后，我就知道了双极板在燃料电池里
的重要性。

总之呢，燃料电池双极板的作用有当骨架、导电、分
隔燃料和氧化剂、散热等。

没有双极板，燃料电池可就玩
不转啦。

加油吧！相信你也能认识到双极板的重要性。

本公开提供了一种燃料电池的双极板和燃料电池，涉及燃料电池领域，该双极板包括第一极板和第二极板，第一极板和第二极板中的一个为阴极板，另一个为阳极板，第一极板和第二极板之间形成有长度不同的多条冷却流道，冷却流道的横截面积与冷却流道的长度正相关。

因此，长度较长的冷却流道横截面积较大，长度较短的冷却流道横截面积较小。

虽然长度较长的冷却流道阻力较大，流速较慢，但横截面积较大，虽然长度较短的冷却流道阻力较小，流速较快，但横截面积也较小，从而可以减小长度不同的冷却流道中冷却液的流量差异，这样双极板上不同区域受到的冷却效果也更接近，双极板上温度分布更均匀，有利于使燃料电池工作更稳定，延长燃料电池的寿命。

权利要求书1.一种燃料电池的双极板，其特征在于，包括相互重叠的第一极板（11）和第二极板（12），所述第一极板（11）和所述第二极板（12）中的一个为阴极板，另一个为阳极板，所述第一极板（11）和所述第二极板（12）之间形成有长度不同的多条冷却流道（101），所述多条冷却流道（101）中，至少部分冷却流道（101）的横截面积与所述冷却流道（101）的长度正相关。

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一极板（11）上具有第一流道槽（11a），所述第二极板（12）上具有第二流道槽（12a），所述第一流道槽（11a）和所述第二流道槽（12a）围成所述冷却流道（101）。

3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一流道槽（11a）的横截面和所述第二流道槽（12a）的横截面均为梯形，且在同一所述冷却流道（101）中，所述第一流道槽（11a）的横截面和所述第二流道槽（12a）的横截面全等。

4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一极板（11）上的各个所述第一流道槽（11a）的深度均相等，所述第二极板（12）上的各个所述第二流道槽（12a）的深度均相等。

5.根据权利要求1~4任一项所述的双极板，其特征在于，所述多条冷却流道（101）分布于所述双极板上的一矩形区域（B）内，同一所述冷却流道（101）的两端开口位于所述矩形区域（B）的同一侧边。

燃料电池双极板流场方向燃料电池双极板是燃料电池中的重要组成部分，对于改善燃料电池的性能和效率起着至关重要的作用。

其中，流场方向的设计是影响双极板性能的一个重要因素。

流场方向是指燃料电池双极板中气体和液体在流动过程中的流向。

在燃料电池中，氢气和氧气在正极和负极之间进行氧化还原反应，产生电能和水。

为了保持反应的均匀进行，有效地供应气体和排除产生的水分，流场方向的设计必须合理。

在燃料电池中，双极板一般采用波形结构设计，以增加双极板的表面积，提高反应效率。

而流场方向的设计则决定了气体和液体在波形双极板上的流动路径和速度。

一种常见的流场方向设计是采用串列流设计。

在这种设计中，氢气从一个端口进入双极板，并沿着波形结构的通道流动。

氧气则从另一个端口进入双极板，并与氢气在波形通道中发生反应。

这种流场方向设计能够使气体在波形通道中均匀流动，提高反应效率。

另一种常见的流场方向设计是采用平行流设计。

在这种设计中，氢气和氧气从两个端口同时进入双极板，并在波形通道中流动。

这种流场方向设计能够使气体在通道中更加均匀地混合，提高反应效率。

除了上述两种常见的流场方向设计外，还有一些其他的设计方法。

例如，交错流设计将氢气和氧气沿着交错的通道流动，以增加气体与双极板的接触面积，提高反应效率。

还有螺旋流设计、网状流设计等多种流场方向设计方法，每种方法都有其适用的场景和优势。

在流场方向设计中，需要考虑的因素还包括气体和液体的流速、通道的尺寸和形状等。

适当调整这些参数可以优化流场方向的设计，提高燃料电池的性能和效率。

燃料电池双极板流场方向的设计是影响燃料电池性能的重要因素之一。

合理的流场方向设计可以提高气体在双极板上的分布均匀性，增加反应效率。

不同的流场方向设计方法可以根据具体情况选择，以达到最佳的燃料电池性能。

通过不断优化流场方向设计，可以进一步推动燃料电池技术的发展和应用。

燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法随着能源的日益紧缺和环境污染的加剧，新能源技术备受关注。

燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术，逐渐成为新能源领域中备受期待的技术之一。

在燃料电池中，双极板流场结构是一个关键组成部分，其影响着燃料电池的性能和效率。

本文将详细探讨燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法。

一、燃料电池双极板流场结构1.1 双极板流场的定义和作用双极板流场指的是位于燃料电池中的双极板之间的空间，用于引导燃料和氧气在电化学反应中的传输。

其主要作用是增加燃料电池的反应效率，促进燃料和氧气的接触，并减少压降。

1.2 双极板流场结构的种类根据形状和排列方式的不同，双极板流场结构可以分为直流场、曲折流场、层流场等多种类型。

直流场是最简单的结构，按照直线排列；曲折流场则形成了多条弯曲通道，能增加接触面积；层流场是一种平行排列的结构，利用了高速气流的旋转来增强流体的混合。

1.3 双极板流场结构的优化设计在设计双极板流场结构时，需要考虑燃料电池的工作压力、流量、传质效率等因素。

通过数值模拟和实验研究，可以对双极板流场结构进行优化设计，以提高燃料电池的性能和效率。

2.1 双极板流场结构的制作方法制作双极板流场的常用方法是加工或压制，可以使用金属、塑料等材料。

首先，根据燃料电池的设计要求，使用CAD软件进行三维设计或制作模具。

然后，根据设计图纸，使用机械加工工艺将材料加工成所需的形状和尺寸。

最后，通过焊接、粘接等方式将双极板流场与其他组件连接，并进行密封处理。

2.2 双极板流场的材料选择双极板流场的材料选择应考虑电导性、耐腐蚀性和成本等因素。

目前常用的材料包括金属材料（如不锈钢、钛合金）、高温聚合物材料（如PEEK、PTFE）等。

不同材料具有不同的特点，需要根据实际需求进行选择。

2.3 双极板流场结构的制作工艺双极板流场的制作工艺包括模具制作、材料加工、组装等过程。

在模具制作过程中，需要精确控制模具的尺寸和表面光洁度。

燃料电池技术题集一、选择题1.氢气在燃料电池负极发生的电化学反应是？A. H₂+ 2e⁻→2H⁺B. O₂+ 4e⁻+ 4H⁺→2H₂OC. H₂O + 2e⁻→H₂+ 2OH⁻D. C + 4e⁻→C⁴⁻答案：A2.在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，氧气在正极的反应是？A. O₂+ 4H⁺+ 4e⁻→2H₂OB. H₂O + 2e⁻→H₂+ 2OH⁻C. 2H⁺+ 2e⁻→H₂D. CO₂+ 4e⁻→C + 2O²⁻答案：A3.固体氧化物燃料电池(SOFC)中，氢气在阳极的反应通常涉及哪种离子？A. 氢离子(H⁺)B. 氧离子(O²⁻)C. 氢氧根离子(OH⁻)D. 碳酸根离子(CO₃²⁻)答案：B4.哪种类型的燃料电池在反应过程中不直接产生二氧化碳（考虑主要反应物）？A. 碱性燃料电池(AFC)B. 直接甲醇燃料电池(DMFC)C. 磷酸燃料电池(PAFC)D. 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)答案：A（注：AFC通常使用氢气和氧气作为反应物，不直接产生CO₂）5.在直接甲醇燃料电池(DMFC)中，甲醇在阳极的氧化反应会产生什么？A. CO₂、H⁺和电子B. H₂O、O₂和电子C. CO、H₂和电子D. CH₄、H⁺和电子答案：A6.熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)中，电解质的主要成分是什么？A. 磷酸B. 氢氧化钾C. 熔融的碳酸盐（如碳酸锂和碳酸钾）D. 质子交换膜答案：C7.在碱性燃料电池(AFC)中，为什么电解质需要保持碱性环境？A. 为了促进氢气的氧化反应B. 为了防止电极材料的腐蚀C. 为了提高氧气的还原速率D. 以上都是答案：C（虽然A和B也是正确的考虑因素，但最直接的原因是C）8.哪种燃料电池类型在低温下操作，并且通常用于便携式设备？A. 质子交换膜燃料电池(PEMFC)B. 固体氧化物燃料电池(SOFC)C. 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)D. 磷酸燃料电池(PAFC)答案：A9.燃料电池中，电子从负极流向正极的过程中，通过什么方式完成电路的闭合？A. 通过电解质溶液B. 通过外部电路C. 通过空气D. 不需要闭合，因为燃料电池是开路系统答案：B10.在直接硼氢化钠燃料电池中，硼氢化钠（NaBH₄）通常作为哪种电极的反应物？A. 正极B. 负极C. 同时作为正极和负极的反应物D. 不作为任何电极的直接反应物答案：B11.燃料电池的效率主要受哪些因素影响？A. 电解质的导电性B. 电极材料的催化活性C. 反应气体的压力和温度D. 以上都是答案：D12.燃料电池中，如何防止燃料和氧化剂在电极上直接混合并发生燃烧反应？A. 通过电解质的选择性透过性B. 降低反应温度C. 增加电极间的距离D. 使用催化剂降低反应活性答案：A13.哪种燃料电池类型在高温下操作，并可能用于固定式发电站？A. 质子交换膜燃料电池(PEMFC)B. 固体氧化物燃料电池(SOFC)C. 碱性燃料电池(AFC)D. 直接甲醇燃料电池(DMFC)答案：B14.燃料电池中，当氢气在负极被氧化时，主要产生的离子是什么？A. 氢离子（H⁺）B. 氢氧根离子（OH⁻）C. 氢原子（H）D. 电子（e⁻）答案：A（但在某些特定类型的燃料电池中，如碱性燃料电池，氢离子会与电解质中的氢氧根离子结合生成水）15.在直接甲醇燃料电池(DMFC)中，甲醇主要在哪个电极上发生反应？A. 正极B. 负极C. 同时在正极和负极D. 既不在正极也不在负极答案：B16.燃料电池的“开路电压”主要取决于什么因素？A. 电解质的浓度B. 电极材料的种类C. 燃料和氧化剂的性质及反应的热力学条件D. 电流密度答案：C17.哪种类型的燃料电池通常不使用贵金属催化剂？A. 质子交换膜燃料电池(PEMFC)B. 碱性燃料电池(AFC)C. 微生物燃料电池(MFC)D. 固体氧化物燃料电池(SOFC)答案：C（微生物燃料电池通常利用微生物作为催化剂，不依赖贵金属）18.燃料电池的“燃料效率”指的是什么？A. 燃料完全燃烧产生的热量转化为电能的效率B. 燃料中化学能转化为电能的效率C. 燃料电池的输出功率与输入燃料量的比值D. 燃料电池的寿命与燃料消耗量的比值答案：B19.燃料电池中，如何减少电极上的极化现象以提高电池性能？A. 增加电极材料的厚度B. 降低电解质的电阻C. 优化电极材料的催化性能D. 提高反应气体的压力答案：C（虽然B和D也有助于提高性能，但最直接有效的方法是C）20.在燃料电池的商业化应用中，需要解决的主要技术挑战有哪些？（多选题）A. 提高能量密度和功率密度B. 降低生产成本C. 延长电池寿命D. 改进燃料储存和供应技术E. 提高燃料利用率答案：A, B, C, D, E（这些都是燃料电池商业化过程中需要考虑的关键因素）21. 质子交换膜燃料电池的工作温度一般在：A. 50 - 80℃B. 80 - 100℃C. 100 - 120℃D. 120 - 150℃答案：A22. 在质子交换膜燃料电池中，提高电池性能的关键因素不包括：A. 增加质子交换膜的厚度B. 优化电极结构C. 提高催化剂活性D. 改善气体扩散答案：A23. 质子交换膜燃料电池中的催化剂通常是：A. 铂B. 钯C. 镍D. 铜答案：A24. 以下哪种气体不是质子交换膜燃料电池的常见燃料？A. 氢气B. 甲烷C. 甲醇D. 一氧化碳答案：D25. 质子交换膜燃料电池的优点不包括：A. 启动速度快B. 能量转化效率高C. 对燃料纯度要求低D. 工作噪音低答案：C26. 质子交换膜燃料电池中，质子交换膜的主要作用是：A. 传导电子B. 传导氧气C. 分离燃料和氧化剂D. 传导质子并阻隔电子答案：D27. 下列哪种因素会导致质子交换膜燃料电池的性能下降？A. 降低工作温度B. 增加燃料流量C. 膜的干燥D. 提高氧气压力答案：C28. 质子交换膜燃料电池的输出电压主要取决于：A. 电池的面积B. 燃料的浓度C. 电极反应的过电位D. 电池的工作温度答案：C29. 以下哪种方法不能提高质子交换膜燃料电池的寿命？A. 优化电池结构B. 频繁启停电池C. 采用抗腐蚀材料D. 改进操作条件答案：B30. 质子交换膜燃料电池的电流密度通常用以下哪个单位表示？A. A/m²B. V/m²C. W/m²D. J/m²答案：A31. 质子交换膜燃料电池中，氧气在哪个电极发生还原反应？A. 阳极B. 阴极C. 双极板D. 质子交换膜答案：B32. 以下哪种因素对质子交换膜燃料电池的功率密度影响最大？A. 质子交换膜的电阻B. 电极的孔隙率C. 燃料的储存量D. 电池的重量答案：A33. 质子交换膜燃料电池在运行过程中，产生的水主要来自：A. 燃料的氧化B. 氧气的还原C. 空气中的水分D. 电池内部的化学反应答案：D34. 为提高质子交换膜燃料电池的性能，通常采用的措施不包括：A. 增加膜的厚度以提高质子传导性B. 减小电极的极化电阻C. 优化气体扩散层的结构D. 提高催化剂的利用率答案：A35. 质子交换膜燃料电池的效率主要受以下哪种损失的影响？A. 欧姆损失B. 活化损失C. 浓差损失D. 以上都是答案：D36. 以下哪种材料不是质子交换膜燃料电池常用的气体扩散层材料？A. 碳纤维纸B. 金属泡沫C. 陶瓷D. 石墨毡答案：C37. 质子交换膜燃料电池中的水管理的主要目的是：A. 保持膜的湿润B. 排出多余的水C. 控制水的生成速率D. 以上都是答案：D38. 以下哪种技术可以用于检测质子交换膜燃料电池的故障？A. 电化学阻抗谱B. 红外光谱C. 质谱D. 紫外光谱答案：A39. 质子交换膜燃料电池的冷启动性能主要取决于：A. 电池的热容量B. 膜的含水量C. 催化剂的活性D. 以上都是答案：D40. 以下哪种情况会导致质子交换膜燃料电池的成本增加？A. 减少铂催化剂的用量B. 简化电池结构C. 提高生产规模D. 使用昂贵的质子交换膜材料答案：D41. 固态氧化物燃料电池（SOFC）的工作温度通常在：A. 500 - 700℃B. 700 - 1000℃C. 1000 - 1200℃D. 1200 - 1500℃答案：B42. 以下哪种材料常用于固态氧化物燃料电池的电解质？A. 氧化锆B. 氧化铝C. 氧化镁D. 氧化钛答案：A43. 固态氧化物燃料电池的阳极材料通常是：A. 镍基合金B. 铂基合金C. 钛基合金D. 铜基合金答案：A44. 在固态氧化物燃料电池中，阴极发生的反应是：A. 燃料的氧化B. 氧气的还原C. 电子的释放D. 质子的传导答案：B45. 以下哪种因素对固态氧化物燃料电池的性能影响较大？A. 电解质的厚度B. 阳极的孔隙率C. 阴极的电导率D. 以上都是答案：D46. 固态氧化物燃料电池的优点之一是：A. 对燃料纯度要求高B. 启动速度快C. 能量转化效率高D. 成本低答案：C47. 以下哪种气体不是固态氧化物燃料电池常用的燃料？A. 氢气B. 甲烷C. 一氧化碳D. 氮气答案：D48. 固态氧化物燃料电池中的连接体材料需要具备：A. 良好的导电性B. 良好的耐腐蚀性C. 高强度D. 以上都是答案：D49. 以下哪种方法可以提高固态氧化物燃料电池的功率密度？A. 增加电解质的电阻B. 降低工作温度C. 优化电极结构D. 减少燃料供应答案：C50. 固态氧化物燃料电池的电解质在高温下的离子传导主要依靠：A. 质子B. 电子C. 氧离子D. 钠离子答案：C51. 以下哪种技术可以用于改善固态氧化物燃料电池的密封性能？A. 激光焊接B. 胶粘C. 机械压紧D. 以上都是答案：D52. 固态氧化物燃料电池的热管理主要是为了：A. 防止电池过热B. 提高电池效率C. 延长电池寿命D. 以上都是答案：D53. 以下哪种材料常用于固态氧化物燃料电池的阴极？A. 镧锶锰氧化物B. 镍铁氧化物C. 钴铝氧化物D. 铜锌氧化物答案：A54. 固态氧化物燃料电池的燃料利用率主要取决于：A. 燃料的流量B. 电池的工作温度C. 电极的反应速率D. 以上都是答案：D55. 以下哪种因素会导致固态氧化物燃料电池的性能衰减？A. 电解质的相变B. 阴极的氧化C. 阳极的积碳D. 以上都是答案：D56. 为提高固态氧化物燃料电池的稳定性，通常采取的措施不包括：A. 优化电池结构B. 降低工作压力C. 采用新型材料D. 增加运行时间答案：D57. 固态氧化物燃料电池的输出电压与以下哪个因素无关？A. 电池的面积B. 燃料的种类C. 环境温度D. 电池的重量答案：D58. 以下哪种测试方法常用于评估固态氧化物燃料电池的电化学性能？A. 循环伏安法B. 恒流放电法C. 交流阻抗法D. 以上都是答案：D59. 固态氧化物燃料电池在大规模应用中面临的挑战不包括：A. 高温密封问题B. 成本较高C. 启动时间短D. 系统复杂性答案：C60. 以下哪种燃料重整方式适用于固态氧化物燃料电池？A. 蒸汽重整B. 部分氧化重整C. 自热重整D. 以上都是答案：D二、简答题1. 燃料电池电极的主要功能是什么？答案：燃料电池电极的主要功能是作为电化学反应的场所，促进燃料（如氢气）和氧化剂（如氧气）之间的电荷转移，从而生成电能和水。

燃料电池双极板接触电阻与组装力的关系双极板接触电阻是指双极板与电子导体之间的电阻，它是影响燃料电池输出功率的重要因素之一。

接触电阻的大小与双极板的材料、表面形态、组装质量、工作条件等多个因素有关。

通常情况下，双极板与电子导体之间的接触是微观级别的，双极板上会存在微小的凸起和凹陷，这些凸起和凹陷会影响电流的流动，增加接触电阻。

因此，减小双极板表面的粗糙度和提高组装质量是减小接触电阻的有效方法之一。

组装力是指在双极板组装过程中，双极板与其他组件之间所受到的压力。

组装力的大小会影响双极板的形变和接触压力，从而影响双极板的接触质量和稳定性。

一般来说，组装力过大会导致双极板弯曲、变形，使双极板与其他组件之间接触不良，从而引起接触电阻增加和燃料电池输出功率下降；而组装力过小则会导致双极板与其他组件之间接触不紧密，从而影响双极板的稳定性和使用寿命。

双极板接触电阻和组装力之间存在着密切的关系。

一方面，组装力的大小会影响双极板的形变和接触压力，从而影响双极板表面的接触质量和几何形状，进而影响接触电阻的大小。

当组装力过大时，双极板会发生变形，从而使双极板表面的接触点数量减少，接触点间的距离变大，导致接触电阻增加；而组装力过小时，则会导致双极板的接触不紧密，也会导致接触电阻增加。

因此，要获得较低的接触电阻，需要在保证组装质量的前提下，选择合适的组装力。

另一方面，接触电阻的大小也会影响组装力。

当双极板表面存在较大的接触电阻时，电子流的流动受到阻碍，电子在表面上积累，导致表面出现局部热点，从而导致燃料电池的性能下降和寿命缩短。

因此，为了保证燃料电池的长期稳定性，需要适当增加组装力，从而降低双极板表面的接触电阻。

综上所述，双极板的接触电阻和组装力是两个密不可分的因素，二者之间存在着复杂的关系。

在实际的燃料电池组装和使用过程中，需要考虑到双极板材料、表面处理、组装质量等因素所带来的影响，从而选择合适的组装力，降低接触电阻，提高燃料电池的性能和寿命。

专利名称：一种燃料电池双极板
专利类型：发明专利
发明人：程敏,姜炜,窦永香,刘雪婷,邢丹敏申请号：CN201910346518.3
申请日：20190426
公开号：CN109994752A
公开日：
20190709
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板；两个极板的背面相对组成所述双极板，之间形成双极板冷却水流场，其中一个极板所对应的冷却水活性区流场内的流道延伸至另一个极板所对应的冷却水分配区流场覆盖的范围内，用于导通冷却水；或者，所述阴极板所对应的冷却水活性区流场内的流道延伸至所述阳极板所对应的冷却水分配区流场覆盖的范围内，所述阳极板所对应的冷却水活性区流场内的流道延伸至所述阴极板所对应的冷却水分配区流场覆盖的范围内。

本发明的技术方案解决了现有的存在间断的水流道的双极板中，冷却水不能实现整体连通的问题。

申请人：新源动力股份有限公司
地址：116000 辽宁省大连市高新园区黄浦路907号
国籍：CN
代理机构：大连东方专利代理有限责任公司
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燃料电池双极板流场方向
在燃料电池中，双极板是装置在阴阳极之间的薄膜，用于分隔阳极和阴极的电解质。

当氢气从阳极侧进入燃料电池时，流动方向称为阳极侧流场，过程中氢气在阳极催化剂上发生氧化反应，并且产生自由电子和氢离子。

这些产生的自由电子通过外部电路释放电力，而氢离子则穿过电解质薄膜，流向阴极。

在阴极侧，氢离子与氧气（或其他氧化剂）发生还原反应，生成水。

因此，燃料电池双极板的流场方向是从阳极到阴极，而在阴极侧进行还原反应。