[发明专利]一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板与制备方法

权利要求书

1.一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板，包括基板，其特征在于：所述基板上设置有三维流场，所述三维流场包括反应气进口、反应气出口和若干条脊背，所述脊背设置于所述反应气进口与所述反应气出口之间，所述脊背之间形成流道，每条脊背包括多个相连的共形共性的三维单元体，所述三维单元体中空设置，相邻相连的三维单元体之间设置有沟槽。

2.根据权利要求1所述的一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板，其特征在于：所述三维单元体包括脊背垂面、脊背斜面和脊背顶面，所述脊背垂面与流道底面相连，所述脊背垂面之间互成一定角度相连，所述脊背斜面一端与所述脊背垂面相连，另一端与所述脊背顶面相连，所述脊背斜面与流道底面存在倾斜夹角，所述脊背顶面设置有用于使生成水进入三维单元体内部的开口。

3.根据权利要求2所述的一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板，其特征在于：每个三维单元体对应与其相邻的三维单元体的脊背斜面皆设置有脊背沟槽。

4.根据权利要求2所述的一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板，其特征在于：所述脊背斜面与流道底面之间的倾斜角度为30°-60°。

5.根据权利要求2所述的一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板，其特征在于：所述脊背垂面之间的连接处设有倒角且在流道方向上呈波浪形。

6.根据权利要求2所述的一种高性能三维流场结构的燃料电池双极板，其特征在于：每个三维单元体的相邻两个脊背斜面在水平面的投影角度为120°。

7.一种用于制备如权利要求1至6中任意一项所述的高性能三维流场结构的燃料电池双极板的制备方法，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。

8.根据权利要求7所述的一种用于制备高性能三维流场结构的燃料电池双极板的制备方法，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，进行流道和流道脊背的精细抛光。

9.根据权利要求8所述的一种用于制备高性能三维流场结构的燃料电池双极板的制备方法，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。

10.根据权利要求8所述的一种用于制备高性能三维流场结构的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于：所述步骤42中，精细抛光基板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；3D流道结构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。