[实用新型]仿生鱼鳞型质子交换膜燃料电池冷却流道

说明书

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种仿生鱼鳞型质子交换膜燃料电池冷却流道，包括入口流道、仿生鱼鳞型流道、出口流道、外壁、分隔流道和流场板；所述流场板由所述分隔流道分成两部分，两侧流场形式相同，流场板总厚度为3mm～5mm，流场板内的仿生鱼鳞型流道深度为0.8mm～1.5mm，仿生鱼鳞型流道上部设置4～8道入口流道，流场板的外壁设置成流线型。燃料电池冷却流道设置为仿生鱼鳞型流道，符合仿生学原理，能够使冷却液较为均匀地分布在流道内各个位置，且流速基本相同，进而使冷却液与双极板各处的换热更加均匀。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种仿生鱼鳞型质子交换膜燃料电池冷却流道。

背景技术

燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电极反应直接转换为电能的装置，其最大特点是反应过程不涉及燃烧，能量转换不受卡诺循环限制，因此能量转换率高达60％-80％，实际使用效率是内燃机的2-3倍。质子交换膜燃料电池属于低温燃料电池，其工作温度一般在60-85℃，由于其工作温度低、功率密度高、冷启动快、无腐蚀、结构紧凑等优点广泛应用于电动汽车中。

质子交换膜燃料电池由于散热温差很小，过多的热量积累会导致热负荷很高；其次，反应物与产物的对流换热量及辐射带走的热量几乎可以忽略不计，这就意味着大部分的废热必须通过冷却系统去除。否则热量的积累会使电堆过热，从而损害其性能和耐久性，而且由于设计不当而产生的局部热点也会加速质子交换膜的损坏。燃料电池的反应速率和电流密度与冷却液流场温度分布有关，因此必须在有效区域表面保持温度均匀，以获得均匀的电流密度。虽然增大冷却液流速可以提高均匀性，但是却会增大制冷循环的能耗，使燃料电池的供能经济性在一定程度上有所下降。冷却流道的几何形状是决定冷却性能的关键因素之一，因为它与通道内的速度和温度分布直接相关，因此可以通过改变冷却流道的几何形状来增大燃料电池的冷却性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种仿生鱼鳞型质子交换膜燃料电池冷却流道。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种仿生鱼鳞型质子交换膜燃料电池冷却流道，其特征在于：包括入口流道、仿生鱼鳞型流道、出口流道、外壁、分隔流道和流场板；所述流场板由所述分隔流道分成两部分，两侧流场形式相同，流场板总厚度为3mm～5mm，流场板内的仿生鱼鳞型流道深度为 0.8mm～1.5mm，仿生鱼鳞型流道上部设置4～8道入口流道，流场板的外壁设置成流线型，出口流道数量和尺寸与入口流道数量和尺寸相同，且与入口流道上下对称设置在流场板上。

优选地，所述仿生鱼鳞型流道交错布置或平行布置在流场板上。

本实用新型的有益效果是:本实用新型的优点在于,燃料电池冷却流道设置为仿生鱼鳞型流道，符合仿生学原理，能够使冷却液较为均匀地分布在流道内各个位置，且流速基本相同，进而使冷却液与双极板各处的换热更加均匀。本方案提出的冷却流道形式，使燃料电池的工作性能和耐久性得到了进一步的提升；本方案提出的冷却流道形式可以与不同形式不同材质的燃料电池双极板进行组合，应用范围较广；本方案提出的冷却流道形式相比传统流道来说可以降低双极板表面最高温度，并使温度分布更加均匀；本方案提出的冷却流道形式相比传统流道来说可以降低冷却液进出口压降，从而降低冷却液循环能耗，流场板总体布局形状、仿生鱼鳞型流道的尺寸、间距及排列可以调控。总而言之，本实用新型所提出的燃料电池冷却流道可以更为有效地将电化学反应中产生的多余热量带走，降低双极板表面平均温度并使热量分布均匀，减少燃料电池热点的产生，降低冷却液循环能耗，进而提升燃料电池的发电效率和耐久性，除此之外，燃料电池冷却流道总体布局形状、仿生鱼鳞型流道的尺寸、间距及排列灵活可调控。

附图说明

图1为典型的质子交换膜燃料电池冷却流道示意图；

图2为仿生鱼鳞型质子交换膜燃料电池冷却流道示意图。

具体实施方式