[发明专利]基于翼形导流的燃料电池流道结构

说明书

本发明公开了一种基于翼形导流的燃料电池流道结构，其包括在流场板上开槽构成的电池流道，电池流道包括流道入口和流道出口以及流道中的翼形导流块。电池流道的结构设置为：在平行直流道内沿电池流道方向上设置基于翼形的导流块，导流块在局部将流道分成上下两部分，反应气体流经翼形导流块时，在其作用下分流。本发明在流道进出口压降增大很小的条件下，增大上流道气流速度，建立上下流道之间、相邻流道之间的压力差，强化反应气体在脊下的传质，翼形分支流道的存在提高了脊下氧气浓度和分布均匀性，提高了整个燃料电池的性能。本发明结构简单而且易于加工，设置了翼形导流块的流道进出口压降增加很小，远小于蛇形流道的进出口压降。

技术领域

本发明涉及电化学燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于翼形导流的燃料电池流道结构。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种高效环保的电化学反应动力装置，可直接将储存在燃料中的化学能转换为电能，而其副产物仅为水。近年来，由于其具有零排放、工作温度低、响应迅速、功率密度高、能量转换效率高、加氢时间短等众多优点，质子交换膜燃料电池在电动汽车领域的应用受到了广泛的关注。

在质子交换膜燃料电池工作过程中，流场板主要起着分配反应气体的作用，同时排出阴极产生的水。不良的流场设计会导致燃料电池内部反应气体分布不均匀、出现局部热点、不稳定的电流密度以及发生水淹等现象。因此，对燃料电池阴极的流场结构进行优化设计，是提高反应气体分布均匀性、提高液态水排水能力，进而提高电池性能的重要手段。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于翼形导流的燃料电池流道结构，它包括在流场上开槽构成的电池流道，电池流道包括流道入口和流道出口以及流道中的翼形导流块。电池流道的结构设置为：在平行直流道内沿电池流道方向上设置基于翼形的导流块，导流块在局部将流道分成上下两部分，反应气体流经翼形导流块时，在其作用下分流。本发明在流道进出口压降增大很小的条件下，增大上流道气流速度，建立上下流道之间、相邻流道之间的压力差，从而强化反应气体在脊下的传质，翼形分支流道的存在提高了脊下氧气浓度和分布均匀性，进而提高了整个燃料电池的性能。本发明结构简单而且易于加工，与传统平行直流道和波纹形流道相比，设置了翼形导流块的流道进出口压降增加很小，远小于蛇形流道的进出口压降。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种基于翼形导流的燃料电池流道结构包括，

流场板，其具有流道入口和流道出口，

至少一个燃料电池流道，其设于所述流道入口和流道出口之间，所述燃料电池流道包括沿气体流动方向延伸的上表面和下表面，

至少一个翼形导流块，其设置于所述燃料电池流道中以将所述燃料电池流道分成呈预定夹角的上流道和下流道，使得气体流经翼形导流块时被分流，所述翼形导流块包括平行于所述气体流动方向的第一底面和相对于所述第一底面的第二底面，所述第二底面为平面和曲面的组合，所述第一底面为平面。

所述的一种基于翼形导流的燃料电池流道结构中，所述第二底面为直线和切线弧的组合，所述直线与第一底面的夹角等于所述预定夹角，所述切线弧末端的切线与第一底面夹角大于所述预定夹角。

所述的一种基于翼形导流的燃料电池流道结构中，所述预定夹角为30°，切线弧末端的切线与第一底面夹角为45°-75°。

所述的一种基于翼形导流的燃料电池流道结构中，所述第一底面的长度为2mm。

所述的一种基于翼形导流的燃料电池流道结构中，所述燃料电池流道的宽度和高度均为0.9mm，所述上流道宽度为0.2-0.7mm，下流道宽度为0.7-0.2mm。