[发明专利]一种改善燃料电池排水性能的阴极流场板仿生结构

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，特指一种改善燃料电池排水性能的阴极流场板仿生结构，包括上支撑层、外垫圈、阴极流场板、内垫圈、下支撑层、吸液材料、阴极气体扩散层、垫圈与阴极催化层，外垫圈设于上支撑层与阴极流场板之间，内垫圈设于阴极流场板与吸液材料之间，阴极气体扩散层设于吸液材料与阴极催化层之间，垫圈设于阴极流场板与阴极催化层之间。本发明采用这样的结构设置，使得该设计更加符合生物工程学的原理，很大程度上提高了燃料电池的排水速率，可以广泛应用于多种规格的燃料电池中，并且能有效防止燃料电池中水淹现象的发生。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特指一种改善燃料电池排水性能的阴极流场板仿生结构。

背景技术

燃料电池的水管理问题一直以来都是困扰其性能提升的主要因素，尤其是对于燃料电池堆在大电流密度下工作时容易发生电池中“水淹”的现象，这种现象严重影响了燃料电池的性能，在这种状态下电池堆中的水管理问题变的更加严重，因此需要采用各种方式来改善燃料电池中的水管理问题以提升燃料的工作性能，如设计不同的流场板流道结构和改进电池中的材料等方法，这些方法虽然在一定程度上起到了缓解电池中“水淹”的程度，但在电池工作状态改变的过程中这些方法已不再适用，所以寻求别的更有效的排水措施变得尤为重要。

植物气孔蒸腾产生水分的散失，诱使叶肉组织产生芯吸作用，在叶片形成相对与大气的负压，驱动树液从土壤经过根部和导管运送至叶片是驱动水分向上运输的主要驱动力。植物生长中所需水分的运输依赖于自身的“生物泵”效应，具有将水分从根系垂直传送至距地面100米的叶片内的驱动能力(如加州冷杉，按树等)，“生物泵”长时间高效运转的核心是叶片上的气孔蒸腾作用和叶肉组织的负压诱导作用。为了模仿植物叶片上气孔的蒸腾作用，因此将植物叶片上的这种功能进行改进，并将其应用于燃料电池的水管理中进行仿生设计，所以本专利通过对燃料电池的阴极流场板进行特殊的结构改进设计以及利用具有吸水特性的材料这双重特性，设计出这种仿生结构，使得该设计更加符合生物工程学的原理，这种结构形式可以在很大程度上提高燃料电池的排水速度，这对于防止燃料电池发生“水淹”的现象和提高其工作性能有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种改善燃料电池排水性能的阴极流场板仿生结构，其整体结构紧凑，实用性强，可以广泛应用于多种规格的燃料电池中，并且能有效防止燃料电池中水淹现象的仿生结构设计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改善燃料电池排水性能的阴极流场板仿生结构，包括上支撑层、外垫圈、阴极流场板、内垫圈、下支撑层、吸液材料、阴极气体扩散层、垫圈与阴极催化层，外垫圈设于上支撑层与阴极流场板之间，内垫圈设于阴极流场板与吸液材料之间，阴极气体扩散层设于吸液材料与阴极催化层之间，垫圈设于阴极流场板与阴极催化层之间。

进一步而言，所述上支撑层上设有若干上支撑层螺栓孔、上支撑层镂空层、若干上支撑层流道肩与上支撑层侧壁气体出口，上支撑层镂空层与吸液材料对应设置，上支撑层镂空层上设有若干上支撑层镂空，若干上支撑层流道肩之间成型设有上支撑层气体流道，上支撑层侧壁气体出口分别与外垫圈、阴极流场板对应设置。

进一步而言，所述外垫圈上设有若干外垫圈螺栓孔与外垫圈侧壁气体出口，外垫圈侧壁气体出口与上支撑层侧壁气体出口连通设置。

进一步而言，所述阴极流场板上设有若干阴极流场板螺栓孔、阴极流场板定位肩、侧壁气体通道、外部气体流道、若干外部气体流道肩、侧壁孔入口、阴极流场板侧壁气体出口、内部气体流道肩、内部气体流道肩顶面与微孔，阴极流场板定位肩与下支撑层对应设置，阴极流场板侧壁气体出口与上支撑层侧壁气体出口连通设置，外部气体流道设于阴极流场板定位肩与外部气体流道肩之间，外部气体流道肩与吸料材料对应设置，若干外部气体流道肩上部设有阴极流场板沟槽，若干外部气体流道肩下部设有内部气体流道，内部气体流道通过侧壁气体通道连通于上支撑层气体流道。

进一步而言，所述上支撑层、外垫圈与阴极流场板通过螺栓固定连接。