[发明专利]一种具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板与制备方法

权利要求书

1.一种具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板，包括双极板本体，其特征在于：所述双极板本体上设置有分形流场，所述分形流场包括反应气进口和气体流道，所述气体流道和所述反应气进口之间设置有入口过渡区，所述反应气进口设置于所述入口过渡区外端，所述气体流道包括第一流道和第二流道，以分形流场中心点为对称中心，所述第一流道和所述第二流道对称设置，所述分形流场还包括反应气出口，所述气体流道和所述反应气出口之间设置有出口过渡区，所述反应气出口设置于所述出口过渡区的外端，所述气体流道包括多个支气流道，所述支气流道的脊背上设置有脊点，所述脊点设置于所述支气流道之间的最宽处的两侧，各个支气流道的脊点构成脊轴，所述脊轴设置于所述第一流道和第二流道的对称轴的垂直方向，所述脊轴与所述对称轴的交点为分形流场中心点，相邻脊点之间的间距相等，所述气体流道包括多个支气流道，所述支气流道包括进气流道和出气流道，所述进气流道与所述入口过渡区相连通，所述进气流道与所述出口过渡区相隔断，所述出气流道与所述出口过渡区相连通，所述出气流道与所述入口过渡区相隔断，所述进气流道与所述出气流道沿脊轴交替分布。

2.根据权利要求1所述的一种具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板，其特征在于：所述流道宽度为0.5～1mm，所述流道深度为0.5～1mm，所述脊背宽度为0.5～1mm。

3.根据权利要求1所述的一种具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板，其特征在于：所述第一流道和第二流道分别呈同心圆设置，所述第一流道和第二流道的圆心对称设置，所述第一流道的两端和第二流道的两端分别交错形成交错区，所述入口过渡区和所述出口过渡区分别设置于所述第一流道和第二流道之间的交错区。

4.根据权利要求1所述的一种具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板，其特征在于：所述支气流道的脊背上设置有脊点，所述脊点设置于所述支气流道之间的最宽处的两侧，各个支气流道的脊点构成脊轴，所述脊轴设置于所述第一流道和第二流道的对称轴的垂直方向，所述脊轴与所述对称轴的交点为分形流场中心点，相邻脊点之间的间距相等。

5.一种用于制备如权利要求1至4中任意一项所述的具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤，步骤1，模型构建，采用三维软件进行复杂仿生学结构流道的建模，完成仿生结构流道极板的3D建模，步骤2进行实体分层处理，再导入加工设备系统等待加工；步骤3，将成形室成形平台进行预热，通入惰性气氛，并检测氧气含量，设置每层铺粉厚度；步骤4，采用分层快速扫描方法，对粉末进行选区激光熔化技术和激光抛光技术复合制备，从而制得双极板；步骤5，用超声波清洗机对该双极板进行超声波清洗。

6.根据权利要求5所述的一种用于制备具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板的制备方法，其特征在于：所述步骤4包括如下步骤：步骤41，进行双极板加工；步骤42，进行仿生结构流道和流道脊背顶面的精细抛光。

7.根据权利要求6所述的一种用于制备具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板的制备方法，其特征在于：所述步骤41中，双极板加工的激光功率为120-195W，激光扫描速度为1000-1150mm/s，扫描间距为0.07-0.13 mm，扫描策略为逐层53°-60°旋转的Crosshatching扫描策略。

8.根据权利要求6所述的一种用于制备具有高性能复杂仿生学结构流场的双极板的制备方法，其特征在于：所述步骤42中，仿生结构流道的精细抛光采用平顶光束光纤红外连续激光，激光功率为300-1000W，光斑大小为0.08-0.15mm，扫描路径绕仿生结构流道外圈向基板边缘逐圈循环扫描；流道脊背顶面的精细抛光采用高斯光束光纤绿脉冲激光，激光功率为50-100W，光斑直径为20-35 μm，激光频率为200-400kHz，扫描速度为300-800mm/s。