[发明专利]一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，包括：板体，设置在所述板体上的空气进口、空气出口、氢气进口、氢气出口、冷却液进口、冷却液出口、以及电化学反应活性区域；所述电化学反应活性区域位于所述板体的中部，所述空气进口、所述氢气进口和所述冷却液进口位于所述电化学反应活性区域的一端，所述空气出口、所述氢气出口和所述冷却液出口位于所述电化学反应活性区域的另一端；对应所述电化学反应活性区域设有流场结构；其特征在于，所述流场结构为由若干点阵单元构成的交错点阵结构，所述的交错点阵结构用于氢气、空气和冷却液流道；工作时，利用所述交错点阵结构来实现空气、氢气和冷却液流动速度的均匀分配；

所述交错点阵结构的交错形式为：各所述点阵单元沿所述冷却液进口到所述冷却液出口的方向保持一定间距，沿垂直于所述冷却液进口到所述冷却液出口的方向位置错开；

靠近所述冷却液进口所在端和靠近所述冷却液出口所在端的所述点阵单元采用渐变的点阵间距；越靠近所述板体的端部、点阵间距越大，越靠近所述板体的中心、点阵间距越小；

位于所述电化学反应活性区域中部的所述点阵单元为均匀点阵结构，该均匀点阵结构的点阵间距小于渐变点阵间距的最小值。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述点阵间距的渐变包括点阵每排所在方向上的间距渐变和/或点阵每列所在方向上的间距渐变。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，其特征在于，靠近所述冷却液进口所在端和靠近所述冷却液出口所在端的所述点阵单元具有渐变的几何形状大小；越靠近所述板体的端部、点阵单元的几何形状越小，越靠近所述板体的中心、点阵单元的几何形状越大。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述交错点阵结构为圆形点阵、矩形点阵或流线型设计的异形点阵。

5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述板体为矩形板体，所述空气进口和所述空气出口沿所述板体的一个对角设置，所述氢气进口和所述氢气出口沿所述板体的另一个对角设置，所述冷却液进口位于所述空气进口和所述氢气进口之间，所述冷却液出口位于所述空气出口和所述氢气出口之间。

6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述板体为金属板、石墨板或复合材料板，所述板体通过数控机床加工、模压或冲压浇铸方式制备而成。

7.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述交错点阵结构中，各所述点阵单元的形状、以及它们之间的间距是经过计算流体力学和静力学仿真计算和试验验证得到的。