[发明专利]一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板

说明书

本发明提供了一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，包括流场板板体，流场板板体上设置有空气入口、冷却水入口、空气出口、冷却水出口；空气入口和冷却水入口在流场板板体的一侧，空气出口和冷却水出口在流场板板体的另一侧；流场板板体的中间部位设置有流场反应区，流场板的主要区域使用点阵块，点阵区排列为错位排列。本发明有益效果：新型流场进口设置分配区和平行流道延伸区，使得气体能够均匀进入点阵区域；出口设置分配区和平行流道延伸区，使得流道内生成的水能够顺利排出；点阵块为倾斜式挡板结构，增强气体传输到气体扩散层，提高电池的排水能力，点阵区使用错位排列使反应气体在流场内分布更加均匀，尤其提升点阵块附近气体分布。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其是涉及一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板。

背景技术

燃料电池具有功率密度高、能量转化效率高、无污染和工作温度低等诸多独特的优点，因而逐渐成为未来最有前景的能量转换装置。

流场板作为燃料电池的关键组件，双极板材料应具备重量轻、耐腐蚀、电阻率低、便于加工等优点，同时承担着供气、排水、导电等功能，影响着电池内的气体分布、热分布以及水分布，对电池的热-质-电传输均一性能影响较大，因此合理的流场设计能够很大程度提高电池的性能以及水热管理能力。与此同时，由于催化剂和膜材料的快速发展，燃料电池的输出电流密度也逐渐提升，同时商业化应用的进程加快也导致电池的活化反应面积也越来越大，这些因素都要求流场设计的更加合理。

目前，蛇形流场板、平行流场板、交指形流场板为最常使用的三种流场，这三种常见的流场都是沟脊结构的流场板，传统流场的沟脊结构会使电池内反应气体分布不均，造成流道下和脊下反应物分布不均以及电化学反应分布不均；水分易集聚在脊下，难以通过反应气体排出，造成电极发生水淹；同时，不均匀的电化学反应也会使得电池内部热量分布不均，对电池寿命产生影响。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，从根本上克服了传统沟-脊结构的限制，由于多通道的传输特性，使得气体分布更加均匀，提升了电池的热-质-电传输均一性能；同时增强了向气体扩散层的对流作用，大幅度增加了电池排水能力，大幅度提升电池的输出性能，为燃料电池流场板优化提供了一个方向。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，包括流场板板体，流场板板体上设置有空气入口、冷却水入口、空气出口、冷却水出口；

空气入口和冷却水入口在流场板板体的一侧，空气出口和冷却水出口在流场板板体的另一侧；

流场板板体的中间部位设置有流场反应区。

进一步的，空气入口和冷却水入口、空气出口和冷却水出口相对于流场反应区中心对称。

进一步的，空气入口和冷却水入口一侧设置有第一气体分配区、第一平行流道延伸区，第一气体分配区一端与空气入口连通，另一端连通第一平行流道延伸区。

进一步的，空气出口和冷却水出口一侧设置有第二气体分配区、第二平行流道延伸区，第二气体分配区一端与空气出口连通，另一端连通第二平行流道延伸区。

进一步的，流场反应区上设置有点阵区，点阵区包括点阵块。

进一步的，点阵块为倾斜式挡板结构，点阵块在垂直方向上倾斜，引导气体输送到气体扩散层。

进一步的，所述点阵块在水平方向上倾斜，引导气体从流道进口流向出口。

进一步的，相邻列点阵块的水平间距相等，同一列点阵块的垂直间距相等。

进一步的，第一平行流道延伸区、第二平行流道延伸区构成的流道横截面相等，第一气体分配区与第二气体分配区构成的流道深度、第一平行流道延伸区、第二平行流道延伸区构成的流道深度和点阵块的高度均相等。