[发明专利]燃料电池双极板流场、双极板及电堆结构

说明书

本公开提供了一种燃料电池双极板流场、双极板及电堆结构，通过对燃料电池双极板流场的结构优化、电堆的合理装配等途径，来保证电堆输出性能的一致性和燃料电池综合性能的提升，具体的，流场包括多个依次排布的反应区，且相邻的反应区之间通过过渡区连通，每个反应区内设置有多个流道，相邻的流道之间设置有突起的脊，反应区内至少有一个为第一反应区，所述第一反应区通过分配区能够与燃料入口连接，反应区至少有一个为第二反应区，所述通过汇合区能够与燃料出口连接。

技术领域

本公开涉及一种燃料电池双极板流场、双极板及电堆结构。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有绿色环保、能量密度高、发电效率高、启动速度快等优点，被认为是最具潜力的未来车用动力源之一。

据发明人了解，在实际应用中，由于单片PEMFC的输出功率较低，因此大多是通过多个单电池串联，以电池堆的形式满足用户对功率或者电压的需求，在工作时，要求电堆中各单电池性能须保持一致性。然而，由于目前的PEMFC存在结构设计不当、组装不合理等因素，常常会导致反应气体在双极板流场和各单电池之间分布不均，影响了燃料电池输出性能的提高。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种燃料电池双极板流场、双极板及电堆结构，本公开通过燃料电池双极板流场的结构优化、电堆的合理装配等途径，来保证电堆输出性能的一致性和燃料电池综合性能的提升。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种燃料电池双极板流场，所述流场包括多个依次排布的反应区，且相邻的反应区之间通过过渡区连通，每个反应区内设置有多个流道，相邻的流道之间设置有突起的脊，反应区内至少有一个为第一反应区，所述第一反应区通过分配区能够与燃料入口连接，反应区至少有一个为第二反应区，所述第二反应区通过汇合区能够与燃料出口连接。

上述技术方案中，通过分配区、反应区、过渡区和汇合区的依次配合，实现了气体流场的优化。

作为进一步的限定，所述分配区、过渡区和汇合区内设有多个凸点；

作为一种可选的方案，所述凸点与脊的高度一致。

分配区、过渡区和汇合区内的凸点结构有助于反应气体向各流道内均匀分配气体。

作为进一步的限定，所述反应区沿燃料入口到燃料出口方向上依次布设，其内部设置的脊的数量依次递增。

当反应物进入极板流场后，由于流过后一反应区(流场下游)的反应物在逐渐消耗并减少，故增加后一反应区脊的数量意味着该处流道的总宽度变窄，有利于流场下游维持较高的流速，因而有利于反应物向电极内扩散；同时该设计使得极板流场下游的阻力增大，有利于增加反应物在流场下游的停留时间，利于提高燃料利用率。

作为进一步的限定，所述各个反应区的宽度一致，且各反应区内脊的宽度保持一致。

作为进一步的限定，所述各个反应区的流道壁面设置有疏水性涂层。

当然，流道的横截面形状可以为多种，不用限制，如矩形、梯形、半圆形、燕尾形等。

一种燃料电池双极板，包括极板，所述极板上设置有燃料入口、燃料出口，所述燃料入口和燃料出口之间设置有上述的流场。

一种电堆结构，包括多个并列的上述燃料电池双极板，且各个燃料电池双极板流场下游脊的数量不同。

作为一种可选的方案，靠近出入口装配区的电池双极板流场下游脊的数量，多于靠近中间区域装配区的电池双极板流场下游脊的数量。