[发明专利]一种采用组合式流场的燃料电池流场板

说明书

本发明公开了一种采用组合式流场的燃料电池流场板，包括进气口、脊、流场板、直流道、网格流道、蛇形流道、排水出口、出口流道、出气口；所述流场板上方设置有进气口，采用仿生流场中模仿人体肺部的思想将整个流场分成左右对称的两部分，中间为一根直流道，左右两侧主体皆为5通道蛇形流场，流场板下方设置有出口流道及出气口；作为主体的多通道蛇形流场易于加工，气体流速高，排水性能好。在流场中部和流场四周区域增加的部分网格通道可以增强整个流场的气体分布均匀性，增强反应气体的扩散传质过程。此外，在两侧蛇形流道底部增加的多个出口可以增强蛇形流场的排水性，避免液态水积聚造成水淹。该组合式流场综合了仿生流场、多通道蛇形流场和网格流场的优点，有利于提高燃料电池的性能及使用寿命。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，具体涉及一种采用组合式流场的燃料电池流场板。

背景技术

随着传统燃油汽车保有量的持续增长，环境恶化与能源枯竭的问题日益突出，燃料电池凭借其清洁环保，比能量高和能量转化效率高等优点引起了人们的广泛关注。

在燃料电池中，双极板的流场结构设计对燃料电池的输出性能有至关重要的影响，传统流场主要包括蛇形流场、平行流场、点状流场和交指流场等形式，其中平行流场易于加工，流道较短，压降较小，但是气体在平行流场中的分布均匀性较差，气体流速低，排水难度较大。蛇形流场易于加工，流道较长，气体流速高，排水性能好，但是压力损失较大，电流密度分布不均。交指流场可以提高反应物的传输速率，提高电池性能，但是其压降大，易造成反应流体和生成水的阻塞滞留，易破坏扩散层。网格流场可以增强反应气体的扩散传质过程，利于反应气体和水的均匀分布，但是其压降较小，过小的压降容易使电池的排水散热性能受到影响。仿生流场是近几年研究较多的一类流场，它的优点是可以提高反应物的利用程度，电流密度分布均匀，排水散热作用较强，缺点是流道压降大，加工复杂。此外还有三维精细化流场，其可以增强高电流密度区的浓差扩散，显著提高电池性能，排水散热效果强，缺点是低电流密度区改善电池性能效果不明显，加工难度很大。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明提供一种采用组合式流场的燃料电池流场板，以解决单一类型流场的固有缺陷，综合不同流场的优点，提高燃料电池的性能和使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：一种采用组合式流场的燃料电池流场板，其特征在于：包括进气口、脊、流场板、直流道、网格流道、蛇形流道、排水出口、出口流道、出气口；所述流场是一种仿生流场、多通道蛇形流场和网格流场相配合组成的组合式流场；所述流场板上方设置有进气口，采用仿生流场中模仿人体肺部的思想将整个流场分成左右对称的两部分，中间为一根直流道，左右两侧主体皆为5通道蛇形流场。此外，在流场的中部和流场的四周区域皆增加了部分网格通道，蛇形流道底部也增加了多个出口，流场板下方设置有出口流道及出气口；所述脊均采用梯形结构。

本发明的优点在于：1、本发明通过设计一种采用组合式流场的燃料电池流场板，解决了单一类型流场的固有缺陷，综合了仿生流场、多通道蛇形流场和网格流场的优点，其中，采用仿生流场可以使反应气体在整个活性反应面积上分布均匀且停留时间较长，提高反应物的利用程度，促使燃料电池的电流密度分布地更加均匀，有利于排水散热。 2、作为主体的多通道蛇形流场易于加工，气体流速高，排水性能好。在流场中部和流场四周区域增加的部分网格通道可以增强整个流场的气体分布均匀性。此外，在两侧蛇形流道底部增加的多个出口可以增强流场的排水性，避免液态水积聚造成水淹。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图中：1-进气口、2-脊、3-流场板、4-直流道、5-网格流道、6-蛇形流道、7-排水出口、8-出口流道、9-出气口。

具体实施方式