干货丨3分钟简述氢燃料电池双极板

今天小编和大家一起学习一下燃料电池电堆的重要组件双极板。（本文只针对金属双极板做一下简单学习）

双极板在哪里？

如下图，燃料电池电堆是若干燃料电池单电池串联叠加而来的。一个燃料电池单体由膜电极（MEA）、气体渗透膜（GDL）、阳极板和阴极板构成。在燃料电池电堆中，阳极板和阴极板均可以看成是双极板，通常相邻两个燃料电池的双极板由一个阳极板和一个阴极板合并。

干货丨3分钟简述氢燃料电池双极板

双极板构成

一个双极板又有哪些部件构成呢？如下图，通常金属双极板由以下五个部件构成：阳极侧密封圈、阳极金属板、阴极金属板、焊缝、阴极侧密封圈。双极板通过将阳极金属板和阴极金属板焊接在一起而成，其阴极侧和阳极侧板的边缘会有槽来布置密封圈，防止反应气和冷却液互窜，同时也防止反应气和冷却液外漏。阳极侧密封圈和阴极侧密封圈的材质相同，因此在工程中统称双极板密封圈。

双极板的设计

经常说要设计双极板，那么双极板要设计什么呢？如下图，双极板包含进出口区域、反应物过渡区（反应气分配区）、有效反应区。进出口区域包括氢气路、空气路和冷却路，每一路涉及的腔体数量与三个腔体的位置无特殊要求，可以结合电堆的氢气路、空气路和冷却路上公共管道的设计来确定，或者说每片电池的进出口区域组合起来就组成了公共管道。反应物过渡区（反应气分配区）的形状也没有特殊的要求，这部分的设计目的是让反应物能够更均匀的分布在反应区内，保证电化学反应能够均匀充分的在反应区内进行。在工程中一般会通过计算流体力学CFD对反应物过渡区和反应区进行流道优化设计。

目前的主流流道设计包括蛇形流道、平行流道、旋转流道和网格流道等种类等。Mirai用的就是蛇形流道，而国内常见的电堆厂用的一般是平行流道（蜿蜒流道）。

丰田Mirai流的蛇形流道

某国外双极板平行流道（蜿蜒流道）

氢气、氧气、冷却液如何在双极板上（中）流动

在双极板上氢气、氧气、冷却液又是怎样工作的呢？下图中，给一片燃料电池单电池做截面，就能够更清楚的看出他们如何流动的。从燃料电池单电池来看，两片双极板分别位列质子交换膜两侧，在膜的两端流道的空间分别流过氢气与氧气，在双极板中的空间流过冷却液，对整个双极板进行冷却。对电堆来说，整个结构就是燃料电池电堆由若干双极板与MEA串联叠加而成，反应气和冷却液的工作方式与燃料电池单电池相同。

来源：燃料电池百科

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