CN102007632A - 用于燃料电池中的水分分布控制的多孔流场板 - Google Patents

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Abstract

一种用于在燃料电池中使用的流场板包括多孔可湿板主体。多个流动通道布置在该主体上，使得第一流动通道的入口部分在第二流动通道的出口部分附近。来自第二流动通道的出口部分中的流体的水分可通过多孔可湿板的主体从第二流动通道的出口部分朝向第一流动通道的相邻入口部分运动。

Description

用于燃料电池中的水分分布控制的多孔流场板
背景技术
燃料电池使用电化学反应来产生电功率。反应物流场板包括用于在燃料电池内引导诸如燃料和空气的反应物的通道。流场板包括用于引导反应物的通道，从而使得反应物在燃料电池中的薄膜组件的催化剂层处可用。
传统的流板包括穿过流板的笔直的通道。多个这种通道布置成彼此平行。
与保持良好的燃料电池性能相关联的一个挑战是使携带在流板的通道内的空气和燃料有充分的湿度。润湿燃料电池内的反应物的一种技术包括使用多孔输水板来使水在燃料电池组件内流通。多孔板的缺点包括大小增大(因为它们比金属更厚)、有限的温度范围，而且它们可吸入反应气体。与传统的润湿技术相关联的一个缺点是它们需要外部水环路。当使用实心(例如非多孔)流场板时，就更难实现充分润湿。
合乎需要的将是能够在没有冷却剂与气流混合的风险且不需要外部润湿回路的情况下实现充分润湿。
发明内容
一种用于在燃料电池中使用的示例性流场板包括多孔可湿板主体。多个流动通道布置在该主体上，使得第一流动通道的入口部分在第二流动通道的出口部分的附近。来自第二流动通道的出口部分中的流体的水分可通过多孔可湿板的主体从第二流动通道的出口部分朝向第一流动通道的相邻入口部分运动。
一种操纵燃料电池组件中的水分分布的示例性方法包括将干燥流体供应到第一流动通道入口部分中。相对更湿润的流体被引导通过在第一流动通道入口部分附近的第二流动通道出口部分。允许来自第二流动通道出口部分的水分通过多孔可湿板主体从第二流动通道出口部分朝向第一通道入口部分运动。
根据以下详细描述，公开的实例的各种特征和优点对本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例设计的示例性流场板。
图2示意性地示出了按照图1的实施例设计的示例性流场板。
具体实施方式
图1和2示意性地显示了在燃料电池中使用的示例性流场板20。在流场板20的主体22上提供多个流动通道。在此实例中，主体22是多孔和可湿的。
在所示实例中，在板主体22上提供多个流动通道24、26、28和30。第一流动通道24具有入口部分32和出口部分34。第一流动通道24还包括在入口部分32和出口部分34之间的中间部分36。
类似地，第二流动通道26具有入口部分42、出口部分44和中间部分46。
如从图1中可理解的那样，如箭头48示意性地显示的那样流动的流体沿着穿过板主体22的曲折路径。在流径的入口部分内流动的流体比流过出口部分的流体处于更高的压力下。引导到入口部分的流体(例如燃料气体或空气)比流过出口部分的流体更干燥。由于已知的原因，与入口相比，燃料电池的正常操作典型地在更靠近流动通道的出口的流体内产生更多水分。可在出口部分外部从气体流中至少部分地冷凝和去除出口部分中的水分。
第一流动通道24的入口部分32在第二流动通道26的出口部分44的附近。此布置允许第二流动通道26的出口部分44中的流体内的水分(例如冷凝水分)沿从出口部分44到入口部分32的方向运动穿过板20的主体22。这种类型的水分运动在图1中由箭头50示意性地显示。入口部分内的相对更高的毛细压力将倾向于通过板主体22的对应部分将任何冷凝水分(例如水)通过毛细作用从紧接着的流动通道的相邻的出口部分朝向该入口部分输送。如图1和2所示的那样布置流动通道和使用多孔可湿板主体22允许沿着板20的水分分布，以对引入流动通道的入口部分中的空气或另一种流体提供润湿。
此布置的一个特征在于，其不需要外部环路来提供润湿。另外，不存在反应气流在冷却剂通路中混合的危险。
前述描述是示例性性质的，而非限制性性质的。未必偏离本发明的实质的公开的实例的变化和修改可对本领域技术人员变得显而易见。仅可通过研究所附的权利要求书来确定赋予本发明的法律保护范围。

Claims (11)

1.一种用于在燃料电池中使用的流场板，包括：
具有多个流动通道的多孔可湿板主体，所述多个流动通道布置在所述主体上，使得第一流动通道的入口部分在第二流动通道的出口部分附近，从而使得来自所述第二流动通道的所述出口部分中的流体的水分可通过所述主体从所述第二流动通道的所述出口部分朝向所述第一流动通道的相邻入口部分运动。
2.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，所述第一流动通道遵从沿着所述主体从所述第一流动通道的所述入口部分到所述第一流动通道的出口部分的曲折路径。
3.根据权利要求2所述的流场板，其特征在于，所述第一流动通道的所述入口部分沿第一方向引导流体穿过所述主体，所述第一流动通道的所述出口部分沿所述第一方向引导流体，并且所述第一流动通道具有在所述入口部分和所述出口部分之间的中间部分，所述中间部分沿相反的第二方向引导流体穿过所述主体。
4.根据权利要求2所述的流场板，其特征在于，所述第二流动通道遵从沿着所述主体从所述第二流动通道的所述入口部分到所述第二流动通道的出口部分的曲折路径。
5.根据权利要求4所述的流场板，其特征在于，所述第二流动通道的所述入口部分沿第一方向引导流体穿过所述主体，所述第二流动通道的所述出口部分沿所述第一方向引导流体，并且所述第二流动通道具有在所述入口部分和所述出口部分之间的中间部分，所述中间部分沿相反的第二方向引导流体穿过所述主体。
6.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，流过所述第一流动通道的所述入口部分的流体比流过所述第二流动通道的所述出口部分的流体处于更高的压力下。
7.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，所述入口部分中的流体包含干燥的空气，并且所述出口部分中的流体包含湿润的空气和液体水。
8.一种操纵燃料电池组件中的水分分布的方法，所述燃料电池组件包括具有多个流动通道的多孔可湿板主体，所述多个流动通道布置在所述主体上，使得第一流动通道的入口部分在第二流动通道的出口部分附近，所述方法包括以下步骤：
将干燥的流体供应到所述第一流动通道入口部分中；
将相对更湿润的流体引导通过所述第二流动通道出口部分；以及
允许来自所述第二流动通道出口部分的水分通过所述主体从所述第二流动通道出口部分朝向所述第一通道入口部分运动。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述入口部分中使用第一流体压力；以及
在所述出口部分中使用更低的第二流体压力。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
将干燥的空气引导到所述入口部分中；以及
允许来自所述出口部分的水通过所述主体朝向所述入口部分运动。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
沿着所述出口部分冷凝所述水分中的至少一些。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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