[发明专利]基于树状流道结构的氢燃料电池双极板

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体公开一种基于树状流道结构的氢燃料电池双极板，所述双极板包括若干矩形区域，所述矩形区域包括出口通道和n级呈树状分布的梯形流道第i级梯形流道与第(i+1)级梯形流道的进口连通；第i级梯形流道的长度L_i＞第(i+1)级梯形流道的长度L_i+1；第i级梯形流道的进口宽度D_i＞第i级梯形流道的出口宽度D＇_i；第i级梯形流道的进口宽度D_i＞第(i+1)级梯形流道的进口宽度D_i+1；第n级梯形流道的出口与所述出口通道连通。本发明提供一种基于树状流道结构的氢燃料电池双极板，能有效提高电堆的功率密度。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于树状流道结构的氢燃料电池双极板。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，化学燃料的不断开发和利用造成了能源短缺及环境污染等严重的问题。为发展清洁能源，世界各国正大力发展氢能技术。作为氢能技术的重要环节，氢燃料电池的研发与应用方兴未艾。

一般地，氢燃料电池由氢燃料电池电堆、氢气循环泵、空气压缩机、加湿器、冷却系统和控制系统构成。氢燃料电池电堆作为氢燃料电池中最核心的部件，主要由双极板、膜电极等构成。

双极板在质子膜氢燃料电池中的作用主要包括：

①收集反应产生的电流并将其沿电堆的串联方向进行传导；

②分隔燃料和氧化剂，并使其分别在每个电池单体的负极和正极催化剂表面均匀分配；

③排除生成产物水；

④引入冷却介质，确保电堆的温度稳定，并分布均匀；

⑤分隔燃料电池中的各节电池单体，并支撑组相对柔软的电解质膜和由负载在微米级载体上的纳米活性剂。

因此，在对双极板进行流道设计时，提高电池单体的使用面积和放点功率密度对提升电堆的功率密度有着显著作用。现有的双极板流到结构过于简单，导致电堆的功率密度不高，故需要一种能有效提高电堆的功率密度的双极板。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种基于树状流道结构的氢燃料电池双极板，能有效提高电堆的功率密度。

为达以上目的，本发明提供一种基于树状流道结构的氢燃料电池双极板，所述双极板包括若干矩形区域，所述矩形区域包括出口通道和n级呈树状分布的梯形流道：

第i级梯形流道与第(i+1)级梯形流道的进口连通；

第i级梯形流道的长度L_i＞第(i+1)级梯形流道的长度L_i+1；

第i级梯形流道的进口宽度D_i＞第i级梯形流道的出口宽度D＇_i；

第i级梯形流道的进口宽度D_i＞第(i+1)级梯形流道的进口宽度D_i+1；

第n级梯形流道的出口与所述出口通道连通；

其中，

n：梯形流道的级数，n∈N且n≥2；

i：各级梯形流道的编号，i∈N且i≤(n-1)。

优选地，第1级梯形流道的数量为一条，且所述第1级梯形流道沿所述矩形区域的一对角线布置。

优选地，

第i级梯形流道的梯形角ɑ_i＝第(i+1)级梯形流道的梯形角ɑ_i+1；

其中，