[发明专利]用于热管理的燃料电池流场设计

权利要求书

1.一种燃料电池组件，包括：

(a)第一燃料电池，包括：

(i)第一阳极；

(ii)第一阴极；

(iii)第一质子交换膜电解质，置于所述第一阳极与所述第一阴极之间；

(iv)第一阳极流场板，与所述第一阳极相邻，所述第一阳极流场板包括用于将燃料引导到所述第一阳极的第一阳极流道；以及

(v)第一阴极流场板，与所述第一阴极相邻，所述第一阴极流场板包括用于将氧化剂引导到所述第一阴极的第一阴极流道，其中，所述第一阴极流道的截面面积沿着所述第一阴极流道的长度的至少一部分在氧化剂流动方向上减小；

(b)第二燃料电池，包括：

(i)第二阳极；

(ii)第二阴极；

(iii)第二质子交换膜电解质，置于所述第二阳极与所述第二阴极之间；

(iv)第二阳极流场板，与所述第二阳极相邻，所述第二阳极流场板包括用于将所述燃料引导到所述第二阳极的第二阳极流道；以及

(v)第二阴极流场板，与所述第二阴极相邻，所述第二阴极流场板包括用于将所述氧化剂引导到所述第二阴极的第二阴极流道；以及

(c)热补偿冷却剂通道，置于所述第一阴极流场板与所述第二阳极流场板之间，用于与所述第一阴极流场板和所述第二阳极流场板中的至少一者呈热传递关系地引导冷却剂，所述热补偿冷却剂通道具有入口和出口，并且所述热补偿冷却剂通道的截面面积从所述热补偿冷却剂通道的所述入口到所述出口在冷却剂流动方向上减小而不增加，使得所述热补偿冷却剂通道的靠近所述入口的宽度大于所述热补偿冷却剂通道的靠近所述出口的宽度。

2.如权利要求1所述的燃料电池组件，其中，所述热补偿冷却剂通道的所述截面面积沿着所述热补偿冷却剂通道从所述入口到所述出口在所述冷却剂流动方向上连续地减小。

3.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中，所述热补偿冷却剂通道具有矩形的截面，并且所述热补偿冷却剂通道的宽度沿着所述热补偿冷却剂通道的长度的至少一部分在所述冷却剂流动方向上以非线性方式减小。

4.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中，所述第二阴极流道的截面面积沿着所述第二阴极流道的长度的至少一部分在氧化剂流动方向上减小。

5.如权利要求4所述的燃料电池组件，其中，所述第一阴极流道和所述第二阴极流道各自具有矩形的截面，并且所述第一阴极流道的宽度沿着所述第一阴极流道的长度的所述至少一部分按照指数函数减小，并且所述第二阴极流道的宽度沿着所述第二阴极流道的长度的所述至少一部分按照指数函数减小。

6.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中，所述第一阳极流道的截面面积沿着所述第一阳极流道的长度的至少一部分在燃料流动方向上减小，并且所述第二阳极流道的截面面积沿着所述第二阳极流道的长度的至少一部分在燃料流动方向上减小。

7.如权利要求6所述的燃料电池组件，其中，所述第一阳极流道和所述第二阳极流道各自具有矩形的截面，并且所述第一阳极流道的宽度沿着所述第一阳极流道的长度的所述至少一部分按照指数函数减小，并且所述第二阳极流道沿着所述第二阳极流道的长度的所述至少一部分按照指数函数减小。

8.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中，所述热补偿冷却剂通道形成在置于所述第一阴极流场板与所述第二阳极流场板之间的冷却剂流场板中。

9.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中，所述热补偿冷却剂通道形成在所述第一阴极流场板中与所述第一阴极流道相反的表面上。

10.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中，所述热补偿冷却剂通道形成在所述第二阳极流场板中与所述第二阳极流道相反的表面上。