一种储热轻质型双极板及其工作方法

摘要

本发明公开一种储热轻质型双极板及其工作方法，储热轻质型双极板包括阴极板、阳极板，采用冷却液流动方向垂直于燃料流动方向的设计，加速了热量的整场平均过程，克服了双极板局部过热问题；本发明采用泡沫金属材料填充相变材料，制成了具有储热轻质特性的双极板，同时利用高导热系数材料的特点解决了单一相变材料设置的吸热慢、吸热效果差的问题，加速了热量被相变材料吸收的过程；本发明可有效提升反应物能量利用效率，不仅向外输出电能，并通过相变材料储存废热作为电堆待机过程的保温热源，节能的同时又提升了电堆再启动的快速响应特性。

权利要求

1.一种储热轻质型双极板，其特征在于：包括阴极板（1）和阳极板（2），阴极板（1）单面刻蚀有流道，阳极板（2）双面刻蚀有流道，所述的阴极板（1）和所述的阳极板（2）通过粘结剂紧密粘结形成双极板整体；所述的阴极板（1）和阳极板（2）上靠近一边顺序设置有贯穿阴极板（1）和阳极板（2）的氧化剂配液腔（3）、冷却液配液腔（7）、燃料配液腔（5），阴极板（1）和阳极板（2）上靠近另一边顺序设置有贯穿阴极板（1）和阳极板（2）的燃料集液腔（6）、冷却液集液腔（8）、氧化剂集液腔（4）；

所述的阴极板（1）正面主体区域分布有两端分别与氧化剂配液腔（3）和氧化剂集液腔（4）连通的氧化剂流道（11），所述的氧化剂流道（11）由均匀设置的阴极板（1）表面凸起的氧化剂流道肋板（12）分隔而成；

所述的阳极板（2）正面主体区域分布有冷却液流道（19），所述的冷却液流道（19）由均匀设置的阳极板（2）表面凸起的冷却液流道肋板（20）分隔而成，所述的冷却液流道（19）一端与冷却液配液腔（7）相连、另一端与冷却液集液腔（8）相连；所述的阳极板（2）背面主体区域分布有两端分别与燃料配液腔（5）和燃料集液腔（6）连通的燃料流道（21），所述的燃料流道（21）由均匀设置的阳极板（2）表面凸起的燃料流道肋板（22）分隔而成；

所述阳极板（2）正面的冷却液流道（19）内的冷却液流动方向与阴极板（1）正面的氧化剂流道（11）内的氧化剂流动方向垂直，所述的阳极板（2）正面冷却液流道（19）内的冷却液流动方向与所述的阳极板（2）背面的燃料流道（21）内的燃料流动方向垂直；

所述的阴极板（1）和所述的阳极板（2）主体由泡沫金属层（23）构成，在所述的泡沫金属层（23）中填充有相变材料（24）。

2.根据权利要求1所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的阴极板（1）与所述的阳极板（2）的厚度之比为2:3。

3.根据权利要求2所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的氧化剂流道（11）和所述的氧化剂流道肋板（12）的深度和宽度尺寸相等，所述的燃料流道（21）和所述的燃料流道肋板（22）的深度和宽度尺寸相等，所述的冷却液流道（19）和所述的冷却液流道肋板（20）的深度和宽度尺寸相等。

4.根据权利要求3所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的阴极板（1）上紧邻氧化剂配液腔（3）处的氧化剂流道（11）末端设置有氧化剂配液导通孔（9），紧邻氧化剂集液腔（4）处的氧化剂流道（11）末端设置有氧化剂集液导通孔（10）；阳极板（2）正面与氧化剂配液腔（3）相连设置有氧化剂入流道（13），与氧化剂集液腔（4）相连设置有氧化剂出流道（14）；氧化剂配液导通孔（9）贯穿所述的阴极板（1）并连通所述的氧化剂流道（11）及所述的氧化剂入流道（13），所述的氧化剂集液导通孔（10）贯穿所述的阴极板（1）并连通所述的氧化剂流道（11）及所述的氧化剂出流道（14）；

所述的阳极板（2）上紧邻燃料配液腔（5）处的燃料流道（21）末端设置有燃料配液导通孔（17），紧邻燃料集液腔（6）处的燃料流道（21）末端设置有燃料集液导通孔（18）；阳极板（2）正面与燃料配液腔（5）相连设置有燃料入流道（15），与燃料集液腔（6）相连设置有燃料出流道（16）；燃料配液导通孔（17）贯穿所述的阳极板（2）并连通所述的燃料流道（21）及所述的燃料入流道（15），所述的燃料集液导通孔（18）贯穿所述的阳极板（2）并连通所述的燃料流道（21）及所述的燃料出流道（16）。

5.根据权利要求4所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的泡沫金属层（23）孔隙率为0.50 0.95。

~

6.根据权利要求5所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的泡沫金属层（23）为铜、铝、钛或合金材料。

7.根据权利要求1所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的相变材料（24）熔点在50 80℃。

~

8.根据权利要求2所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的相变材料（24）为石蜡。

9.根据权利要求1‑8任一项所述的一种储热轻质型双极板，其特征在于：所述的泡沫金属层（23）经流道刻蚀及填充相变材料（24）后，进行了外表面成皮封闭处理确保外表面连续且内容所述的相变材料（24）不会泄露。

10.如权利要求1‑9任一项所述的储热轻质型双极板的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S100：燃料及氧化剂均匀分配进入电极：经外部泵送的氧化剂进入所述的氧化剂配液腔（3），然后进入多路并行蛇形设置的氧化剂流道（11），在所述的氧化剂流道（11）与阴极电极之间的浓差的作用下，氧化剂扩散进入膜电极并在催化剂的作用下发生电化学反应；经外部泵送的燃料进入所述的燃料配液腔（5），然后进入多路并行蛇形设置的所述的燃料流道（21），在所述的燃料流道（21）与阳极电极之间的浓差的作用下，燃料扩散进入膜电极并在催化剂的作用下发生电化学反应；

步骤S200：膜电极内发生电化学反应：阴极氧化剂在催化剂的催化作用下，发生电化学反应，生成阴极产物；燃料在催化剂的催化作用下，发生电化学反应，生成阳极产物；阴极及阳极中发生电化学反应的同时放出热量双极板温度上升；

步骤S300：产物及未反应的反应物流出电极：在毛细力或浓差的作用下，阴极产物通过渗流扩散作用进入所述的氧化剂流道（11），在压差的驱动下进入所述的氧化剂集液腔（4）；

在毛细力或浓差的作用下，阳极产物通过渗流扩散作用进入所述的燃料流道（21），在压差的驱动下进入所述的燃料集液腔（6）；

步骤S400：泡沫金属层及其中的相变材料工作：膜电极中由电化学反应释放的热量经所述的氧化剂流道（11）、所述的氧化剂流道肋板（12）、所述的燃料流道（21）、所述的燃料流道肋板（22）壁面，通过所述的泡沫金属层（23）骨架以热传导的方式向所述的相变材料（24）传递，并被所述的相变材料（24）吸收；所述的相变材料（24）吸热后发生相变反应，抑制双极板温度的上升，均匀双极板局部区域的温度；

步骤S500：冷却液均匀双极板的温度：冷却液经外部泵送进入所述的冷却液配液腔（7），流经多路并行蛇形设置的所述的冷却液流道（19）后进入所述的冷却液集液腔（8）；在流动的过程中，冷却液与所述的冷却液流道（19）壁面充分换热，维持双极板温度在适合催化剂的工作温度区间内；

步骤S600：电堆再启动过程泡沫金属层中的相变材料工作：电堆待机状态下，所述的相变材料（24）向外放出热量并通过泡沫金属层（23）骨架向外传递保证电堆再启动过程中电堆的快速响应。

说明书

一种储热轻质型双极板及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电化学反应装置领域，尤其涉及一种储热轻质型双极板及其工作方法。

背景技术

[0002] 传统的化石能源因其利用方式存在高排放、高污染、热力效率低等特点，在能源清洁高效利用中不占优势。新能源及新的能源利用方式受到国内外广泛研究，其中电化学反
应装置因其化学能与电能直接转换的特性得到重视。所述电化学反应装置包括以燃料电池
为代表的电化学发电装置与以液流电池为代表的电化学储能装置。燃料电池是一种化学能
向电能直接转换的高效清洁无污染的电化学反应器，其具有热力效率高、低排放甚至零排
放等特点，并可模块化组装，是能源领域研究的热点。液流电池分置正负极电解液，将其各
自循环，利用其价态变化实现充放电，是一种容量高、使用范围广、使用寿命长的电化学储
能装置。同时，电化学反应装置独自或与其它新能源有机结合，可作为分布式能源供应设置
在小区、工厂、偏远地区等作为备用电源或局部地区电力供应点。

[0003] 双极板，是所述燃料电池和液流电池的关键设备。双极板上分布有阳极流场、阴极流场和冷却液流场，阳极流场和阴极流场起到分配反应物的作用，使反应面积上各处反应
物浓度分布均匀合理。同时，双极板还起着集流、导热的作用，影响电池的输出性能和水热
管理。此外，双极板还起着支撑扩散层、催化层的作用，是所述电化学反应装置的骨架结构。
轻质、高度可靠是双极板结构发展的重要方向，促进所述电化学反应装置向减重、集约、紧
凑方向发展。现有技术中，采用金属、石墨或石墨复合板制作双极板，它们存在笨重、热容量
低等问题，同时存在加工困难、加工步骤繁琐等问题。

[0004] 温度分布不均、局部过热，是影响所述电化学反应装置使用安全和使用寿命的重要因素。仅依靠合理的冷却液流场设计，只可以单方面的降低反应面积上各处温度分布不
均的影响，无法从硬件上应对热管理问题。此外，电化学反应装置中化学能向外转换为电能
的过程中，有一部分能量以热能的形式向外释放且无法利用，造成了整体能量使用效率降
低。

发明内容

[0005] 为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种储热轻质型双极板及其工作方法，解决电化学反应装置局部过热的问题，提升了电堆再启动的快速响应特性。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种储热轻质型双极板，包括阴极板和阳极板，阴极板单面刻蚀有流道，阳极板双面刻蚀有流道，所述的阴极板和所述的阳极板通过粘结剂紧密粘结形成所述双极板整体；
所述的阴极板和阳极板上靠近一边顺序设置有贯穿阴极板和阳极板的氧化剂配液腔、冷却
液配液腔、燃料配液腔，阴极板和阳极板上靠近另一边顺序设置有贯穿阴极板和阳极板的
燃料集液腔、冷却液集液腔、氧化剂集液腔；

[0008] 所述的阴极板正面主体区域分布有两端分别与氧化剂配液腔和氧化剂集液腔连通的氧化剂流道，所述的氧化剂流道由均匀设置的阴极板表面凸起的氧化剂流道肋板分隔
而成；

[0009] 所述的阳极板正面主体区域分布有冷却液流道，所述的冷却液流道由均匀设置的阳极板表面凸起的冷却液流道肋板分隔而成，所述的冷却液流道一端与冷却液配液腔相
连、另一端与冷却液集液腔相连；所述的阳极板背面主体区域分布有两端分别与燃料配液
腔和燃料集液腔连通的燃料流道，所述的燃料流道由均匀设置的阳极板表面凸起的燃料流
道肋板分隔而成；

[0010] 所述阳极板正面的冷却液流道内的冷却液流动方向与阴极板正面的氧化剂流道内的氧化剂流动方向垂直，所述的阳极板正面冷却液流道内的冷却液流动方向与所述的阳
极板背面的燃料流道内的燃料流动方向垂直；

[0011] 所述的阴极板和所述的阳极板主体由泡沫金属层构成，在所述的泡沫金属层中填充有相变材料。

[0012] 进一步，所述的阴极板与所述的阳极板的厚度之比为2:3。

[0013] 进一步，所述的氧化剂流道和所述的氧化剂流道肋板的深度和宽度尺寸相等，所述的燃料流道和所述的燃料流道肋板的深度和宽度尺寸相等，所述的冷却液流道和所述的
冷却液流道肋板的深度和宽度尺寸相等。

[0014] 进一步，所述的阴极板上紧邻氧化剂配液腔处的氧化剂流道末端设置有氧化剂配液导通孔，紧邻氧化剂集液腔处的氧化剂流道末端设置有氧化剂集液导通孔；阳极板正面
与氧化剂配液腔相连设置有氧化剂入流道，与氧化剂集液腔相连设置有氧化剂出流道；氧
化剂配液导通孔贯穿所述的阴极板并连通所述的氧化剂流道及所述的氧化剂入流道，所述
的氧化剂集液导通孔贯穿所述的阴极板并连通所述的氧化剂流道及所述的氧化剂出流道；

[0015] 所述的阳极板上紧邻燃料配液腔处的燃料流道末端设置有燃料配液导通孔，紧邻燃料集液腔处的燃料流道末端设置有燃料集液导通孔；阳极板正面与燃料配液腔相连设置
有燃料入流道，与燃料集液腔相连设置有燃料出流道；燃料配液导通孔贯穿所述的阳极板
并连通所述的燃料流道及所述的燃料入流道，所述的燃料集液导通孔贯穿所述的阳极板并
连通所述的燃料流道及所述的燃料出流道。

[0016] 进一步，所述的泡沫金属层孔隙率为0.50 0.95。~

[0017] 进一步，所述的泡沫金属层为铜、铝或合金材料。

[0018] 进一步，所述的相变材料熔点在50 80℃。~

[0019] 进一步，所述的相变材料为石蜡。

[0020] 进一步，所述的泡沫金属层经流道刻蚀及填充相变材料后，进行了外表面成皮封闭处理确保外表面连续且内容所述的相变材料不会泄露。

[0021] 一种储热轻质型双极板的工作方法，包括以下步骤：

[0022] 步骤S100：燃料及氧化剂均匀分配进入电极：经外部泵送的氧化剂进入所述的氧化剂配液腔，然后进入多路并行蛇形设置的氧化剂流道，在所述的氧化剂流道与阴极电极
之间的浓差的作用下，氧化剂扩散进入膜电极并在催化剂的作用下发生电化学反应；经外
部泵送的燃料进入所述的燃料配液腔，然后进入多路并行蛇形设置的所述的燃料流道，在
所述的燃料流道与阳极电极之间的浓差的作用下，燃料扩散进入膜电极并在催化剂的作用
下发生电化学反应；

[0023] 步骤S200：膜电极内发生电化学反应：阴极氧化剂在催化剂的催化作用下，发生电化学反应，生成阴极产物；燃料在催化剂的催化作用下，发生电化学反应，生成阳极产物；阴
极及阳极中发生电化学反应的同时放出热量双极板温度上升；

[0024] 步骤S300：产物及未反应的反应物流出电极：在毛细力或浓差的作用下，阴极产物通过渗流扩散作用进入所述的氧化剂流道，在压差的驱动下进入所述的氧化剂集液腔；在
毛细力或浓差的作用下，阳极产物通过渗流扩散作用进入所述的燃料流道，在压差的驱动
下进入所述的燃料集液腔；

[0025] 步骤S400：泡沫金属层及其中的相变材料工作：膜电极中由电化学反应释放的热量经所述的氧化剂流道、所述的氧化剂流道肋板、所述的燃料流道、所述的燃料流道肋板壁
面，通过所述的泡沫金属层骨架以热传导的方式向所述的相变材料传递，并被所述的相变
材料吸收；所述的相变材料吸热后发生相变反应，抑制双极板温度的上升，均匀双极板局部
区域的温度；

[0026] 步骤S500：冷却液均匀双极板的温度：冷却液经外部泵送进入所述的冷却液配液腔，流经多路并行蛇形设置的所述的冷却液流道后进入所述的冷却液集液腔；在流动的过
程中，冷却液与所述的冷却液流道壁面充分换热，维持双极板温度在适合催化剂的工作温
度区间内；

[0027] 步骤S600：电堆再启动过程板内空腔内的相变材料工作：电堆待机状态下，所述的相变材料向外放出热量并通过泡沫金属层骨架向外传递保证电堆再启动过程中电堆的快
速响应。

[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下特点：

[0029] 1. 本发明采用冷却液流动方向垂直于燃料流动方向的设计，加速了热量的整场平均过程，克服了双极板局部过热问题；

[0030] 2. 本发明采用泡沫金属材料填充相变材料，制成了具有储热轻质特性的双极板，同时利用高导热系数材料的特点解决了单一相变材料设置的吸热慢吸热效果差的问题，加
速了热量被相变材料吸收的过程；

[0031] 3. 本发明可有效提升反应物能量利用效率，不仅向外输出电能，并通过相变材料储存废热作为电堆待机过程的保温热源，节能的同时又提升了电堆再启动的快速响应特
性；

[0032] 4. 本发明采用非等厚的阴极板和阳极板粘结构成双极板，阴极板单面加工、阳极板双面加工，优化了工艺降低了加工成本。

附图说明

[0033] 图1是本发明的一个较佳实施例的阴极板正面示意图；

[0034] 图2是本发明的一个较佳实施例的阴极板背面示意图；

[0035] 图3是本发明的一个较佳实施例的阳极板正面示意图；

[0036] 图4是本发明的一个较佳实施例的阳极板背面示意图；

[0037] 图5是本发明的一个较佳实施例的配液导通孔处剖面图；

[0038] 图6是本发明的一个较佳实施例的集液导通孔处剖面图；

[0039] 图7是本发明的一个较佳实施例的电堆中部剖面图；

[0040] 图8是本发明的一个较佳实施例的双极板截面结构示意图；

[0041] 图9是含有本发明的一个较佳实施例的燃料电池截面结构示意图；

[0042] 图中：1‑阴极板；2‑阳极板；3‑氧化剂配液腔；4‑氧化剂集液腔；5‑燃料配液腔；6‑燃料集液腔；7‑冷却液配液腔；8‑冷却液集液腔；9‑氧化剂配液导通孔；10‑氧化剂集液导通
孔；11‑氧化剂流道；12‑氧化剂流道肋板；13‑氧化剂入流道；14‑氧化剂出流道；15‑燃料入
流道；16‑燃料出流道；17‑燃料配液导通孔；18‑燃料集液导通孔；19‑冷却液流道；20‑冷却
液流道肋板；21‑燃料流道；22‑燃料流道肋板；23‑泡沫金属层；24‑相变材料；25‑膜电极。

具体实施方式

[0043] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

[0044] 在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定
每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

[0045] 在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定
每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

[0046] 参见图1‑4，一种储热轻质型双极板，包括阴极板1和阳极板2，阴极板1单面刻蚀流道，阳极板2双面刻蚀流道，阴极板1的厚度与阳极板2的厚度之比为2:3，阴极板1和阳极板2
通过粘结剂紧密粘结形成所述双极板整体；阴极板1上靠近一边顺序设置有贯穿阴极板1的
氧化剂配液腔3、冷却液配液腔7、燃料配液腔5，阴极板1上靠近另一边侧顺序设置有贯穿阴
极板1的燃料集液腔6、冷却液集液腔8、氧化剂集液腔4；阴极板1正面主体区域分布有氧化
剂流道11，氧化剂流道11由均匀设置的阴极板1表面凸起的氧化剂流道肋板12分隔而成；阴
极板1上紧邻氧化剂配液腔3处的氧化剂流道11末端设置有氧化剂配液导通孔9，紧邻氧化
剂集液腔4处的氧化剂流道11末端设置有氧化剂集液导通孔10，氧化剂配液导通孔9、氧化
剂集液导通孔10贯穿阴极板1。

[0047] 阳极板2与阴极板各腔体位置对应靠近一边顺序设置有贯穿阳极板2的氧化剂配液腔3、冷却液配液腔7、燃料配液腔5，靠近另一边顺序设置有贯穿阳极板2的燃料集液腔6、
冷却液集液腔8、氧化剂集液腔4；阳极板2正面主体区域分布有冷却液流道19，冷却液流道
19一端与冷却液配液腔7相连，冷却液流道19另一端与冷却液集液腔8相连，冷却液流道19
由同样均匀设置的阳极板2表面凸起的冷却液流道肋板20分隔而成；阳极板2正面与氧化剂
配液腔3相连设置有氧化剂入流道13，与氧化剂集液腔4相连设置有氧化剂出流道14，与燃
料配液腔5相连设置有燃料入流道15，与燃料集液腔6相连设置有燃料出流道16；阳极板2背
面主体区域分布有燃料流道21，燃料流道21由同样均匀设置的阳极板2表面凸起的燃料流
道肋板22分隔而成；阳极板2上紧邻燃料配液腔5处的燃料流道21末端设置有燃料配液导通
孔17，紧邻燃料集液腔6处的燃料流道21末端设置有燃料集液导通孔18，燃料配液导通孔
17、燃料集液导通孔18贯穿阳极板2；阴极板1和阳极板2主体由泡沫金属层23构成，在泡沫
金属层23中填充有相变材料24。

[0048] 氧化剂配液导通孔9贯穿阴极板1并连通氧化剂流道11和氧化剂入流道13，氧化剂集液导通孔10贯穿阴极板1并连通氧化剂流道11和氧化剂出流道14，燃料配液导通孔17贯
穿阳极板2并连通燃料流道21及燃料入流道15，燃料集液导通孔18贯穿阳极板2并连通燃料
流道21及燃料出流道16。

[0049] 参见图7，阳极板2正面主体区域的冷却液流道19内的冷却液流动方向与阴极板1正面的氧化剂流道11内的氧化剂流动方向垂直，阳极板2正面主体区域的冷却液流道19内
的冷却液流动方向与阳极板1背面的燃料流道21内的燃料流动方向垂直。

[0050] 参见图8，氧化剂流道11和氧化剂流道肋板12的深度和宽度尺寸相等，燃料流道21和燃料流道肋板22的深度和宽度尺寸相等，冷却液流道19和冷却液流道肋板20的深度和宽
度尺寸相等。泡沫金属层23孔隙率为0.50 0.95，泡沫金属层23为具有高导热系数的铜材
~
料。泡沫金属层23内填充的相变材料24是相变潜热大、化学性质稳定、熔点在50 80℃的石
~
蜡材料。泡沫金属层23经流道刻蚀及填充相变材料24步骤后，进行了外表面成皮封闭处理
确保外表面连续且内容相变材料24不会泄露。

[0051] 参见图9，将2块该双极板顺序组合，两块双极板中间放置膜电极25后，即构成燃料电池电堆中的主要组件。

[0052] 参见图1‑9，工作方法包括以下步骤：

[0053] 步骤S100：燃料及氧化剂均匀分配进入电极：经外部泵送的氧化剂进入氧化剂配液腔3，先后流经氧化剂入流道13、氧化剂配液导通孔9，进入多路并行蛇形设置的氧化剂流
道11，在氧化剂流道11与阴极电极之间的浓差的作用下，氧化剂扩散进入膜电极并在催化
剂的作用下发生电化学反应；经外部泵送的燃料进入燃料配液腔5，先后流经燃料入流道
15、燃料配液导通孔17，进入多路并行蛇形设置的燃料流道21，在燃料流道21与阳极电极之
间的浓差的作用下，燃料扩散进入膜电极并在催化剂的作用下发生电化学反应。

[0054] 步骤S200：膜电极内发生电化学反应：阴极氧化剂在催化剂的催化作用下，发生电化学反应，生成阴极产物；燃料在催化剂的催化作用下，发生电化学反应，生成阳极产物；阴
极及阳极中发生电化学反应的同时放出热量导致双极板温度上升。

[0055] 步骤S300：产物及未反应的反应物流出电极：在毛细力或浓差的作用下，阴极产物通过渗流扩散作用进入氧化剂流道11，在压差的驱动下先后流经氧化剂集液导通孔10、氧
化剂出流道14进入氧化剂集液腔4；在毛细力或浓差的作用下，阳极产物通过渗流扩散作用
进入燃料流道21，在压差的驱动下先后流经燃料集液导通孔18、燃料出流道16进入燃料集
液腔6。

[0056] 步骤S400：泡沫金属层及其中的相变材料工作：膜电极中由电化学反应释放的热量经氧化剂流道11、氧化剂流道肋板12、燃料流道21、燃料流道肋板22壁面，通过泡沫金属
层23骨架以热传导的方式向相变材料24传递，并被相变材料24吸收；相变材料24吸热后发
生相变反应，抑制双极板温度的上升，均匀双极板局部区域的温度；泡沫金属层23因其具有
高导热特性加速了热量向相变材料24中的传递过程。

[0057] 步骤S500：冷却液均匀双极板的温度：冷却液经外部泵送进入冷却液配液腔7，流经多路并行蛇形设置的冷却液流道19后进入冷却液集液腔8；在流动的过程中，冷却液与冷
却液流道19壁面充分换热，既将反应物浓度高、反应快、温度高的区域的热量带离并输送至
相对低温区域从而均匀了双极板的温度，又将整个双极板整体的多余热量带出双极板，维
持双极板温度在适合催化剂的工作温度区间内；多路并行蛇形设置的冷却液流道19与氧化
剂流道11及燃料流道21相垂直，使冷却液能以最大速度及效率平衡双极板内温度分布。

[0058] 步骤S600：电堆再启动过程板内空腔内的相变材料工作：电堆待机状态下，相变材料24向外放出热量并通过泡沫金属层23骨架向外传递，从而维持双极板温度，以保证在电
堆再启动过程中电堆的快速响应能力。

[0059] 最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可
以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修
改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。