[发明专利]流场自适应的电池极板结构及燃料电池

权利要求书

1.一种流场自适应的电池极板结构，用于一体式再生燃料电池，其特征在于，该极板上的流场为双功能流场(1)，包括：依次连通的流场入口(101)、蜿蜒流道(102)、和流场出口(106)，其中相邻蜿蜒流道(102)之间为流场脊(103)，流场脊(103)上设有导水隔气结构(105)，流场边缘设有水分配区(104)；所述的导水隔气结构(105)包括导水隔气结构一(105A)和导水隔气结构二(105B)；流场入口(101)与水分配区(104)之间、流场出口(106)与水分配区(104)之间皆设有导水隔气结构一(105A)；流场脊(103)上设有若干个有序分布的导水隔气结构二(105B)；

所述的双功能流场(1)可实现一体式再生燃料电池发电和电解不同模式下流场形态的自转变：在发电模式下，反应气沿蜿蜒流道(102)流动，此时，双功能流场(1)形态趋于蛇形流场；在电解模式下，供应的水一部分沿蜿蜒流道(102)流动，另一部分通过渗透作用流经导水隔气结构(105)直接穿过流场脊(103)，此时，双功能流场(1)的形态趋于平行流场。

2.根据权利要求1所述的一种流场自适应的电池极板结构，其特征在于，所述的导水隔气结构(105)为在流场脊(103)上填充导水隔气材料构成，导水隔气材料在阻隔气体的同时，水可通过渗透作用在导水隔气结构(105)间传输。

3.根据权利要求2所述的一种流场自适应的电池极板结构，其特征在于，所述的导水隔气材料为高分子亲水材料，包括Nafion离聚物或全氟磺酸膜。

4.根据权利要求1所述的一种流场自适应的电池极板结构，其特征在于，导水隔气结构二(105B)根据双功能流场不同区域透水通量需求的不同而渐变分布；随着透水通量的增加，导水隔气结构二(105B)的数量逐渐增多，尺寸逐渐增大，蜿蜒流道(102)中的水会从含水量高的区域通过导水隔气结构二(105B)向含水量低的区域渗透，有效实现流蜿蜒流道中水分配的调节。

5.根据权利要求1所述的一种流场自适应的电池极板结构，其特征在于，所述的水分配区(104)对双功能流场(1)不同水含量的区域对应分配可变的水量，在发电模式，生成的水在反应气吹扫下一部分经过蜿蜒流道(102)，通过流场出口(106)排出，另一小部分通过导水隔气结构二(105B)进入水分配区(104)得以保存；在电解模式，供应的水通过流场入口(101)，一部分进入蜿蜒流道(102)向双功能流场供水，另一部分通过导水隔气结构一(105A)进入水分配区(104)，水分配区(104)中的水通过有序分布的导水隔气结构二(105B)向双功能流场补水。

6.根据权利要求1所述的一种流场自适应的电池极板结构，其特征在于，所述的水分配区(104)对向双功能流场供应的水和生成的水具有分配效果，水分配区(104)为设置在双功能流场(1)边缘的凹槽，且凹槽表面涂敷亲水涂层、或在凹槽中填充亲水材料。

7.根据权利要求1所述的一种流场自适应的电池极板结构，其特征在于，所述的极板为圆形结构，包括设置在外围的定位耳(7)和三腔进出口：冷却液腔口(4)、氢气腔口(5)和氧气腔口(6)，以及设置在内部的双功能流场(1)，其中双功能流场(1)为方形，三腔进出口为弓形结构；还包括由内密封槽(2)与外密封槽(3)组合而成的双层密封结构。