[发明专利]一种单体燃料电池、燃料电池堆、工作方式

权利要求书

1.一种燃料电池堆，其特征在于，由集流板与膜电极组相互层叠叠加而成；

其中，集流板包括：位于上部的第一板、位于下部的第二板；所述第一板与第二板平行设置，且第一板下表面与第二板上表面设置有冷却水流腔；

所述膜电极组从上至下依次包括：氢气扩散层、催化层、质子交换膜、催化层、空气扩散层；

集流板的第一板的上表面面向空气，且与一膜电极组的空气扩散层接触；

集流板的第二板的下表面面向氢气，且与相邻另一膜电极组的氢气扩散层接触；

所述第一板上设有空气入口连通孔、空气出口连通孔、冷却水入口连通孔、冷却水出口连通孔；所述空气入口连通孔、空气出口连通孔呈对角线设置；所述冷却水入口连通孔、冷却水出口连通孔也呈对角线布置；并且，冷却水入口连通孔设置在空气出口连通孔所处的一边，即空气流动的方向与冷却水流动的方向相反；

所述第二板上设有：氢气入口连通孔、氢气出口连通孔；氢气入口连通孔、氢气出口连通孔布置在第二板的两边；

第二板的上表面为波浪面，第二板的下表面为波浪状，第二板的下表面的波浪状的波峰-波谷的通道为氢气的流道；

在第一板的上表面，也即面向空气的一侧设置有凸起-凹陷流场结构；

所述凸起-凹陷流场结构包括有若干个凸起、若干个凹陷，所述凸起、凹陷的形状均采用半水滴状，若干个凸起采用梅花型布置、若干个凹陷也采用梅花型布置。

2.如权利要求1所述一种燃料电池堆，其特征在于，凸起的三维形状包括：第一部与第二部，所述第一部与所述第二部的交汇面为半圆面；

所述的第一部的曲面为半椭球面，沿着第一部向第二部的方向，其截面积逐渐增大，直至交汇面达到最大；沿着第一部向第二部的方向，所述第二部的截面积逐渐减小；

第一部指向第二部的方向为X向，与X向垂直且处于第一板面的方向为Y向，垂直于第一板的面的方向为Z向，X向、Y向、Z向构成三维直角坐标系，且将交汇面的中心点设为原点o点；

第一部的三维曲面为：

r1与r2为相关参数；

第二部的三维曲面为：

第一部在第一板面上的投影为半椭圆形，第二部在第一板面上的投影是以所述半椭圆形为基础，两侧均是曲率张量为T的曲率线，半椭圆形距离交汇面最远的点称为第一顶点，曲率线距离交汇面最远的点称为第二顶点；第一顶点至第二顶点的连线即为中轴线；第二部的三维曲面是曲率线绕中轴线旋转而成；

所述凸起通过三个参数，来决定其形状：r1,r2,T。

3.如权利要求2所述一种燃料电池堆，其特征在于，所述凹陷与凸起的形状相同。

4.一种燃料电池堆的工作方法，其特征在于，所述的燃料电池堆为如权利要求1所述的燃料电池堆；

其工作方法为：空气从空气入口连通孔进去，空气只能从第一板的上表面进入，再从空气出口连通孔出去；

冷却水从冷却水入口连通孔进入，只能从第一板的下表面进入，再从冷却水出口连通孔出去；其中，空气流动的方向与冷却水流动的方向相反；

氢气从氢气入口连通孔进入，氢气只能从第二板的下表面进入，再从氢气出口连通孔出去。