CN107808966A - 一种燃料电池阳极流场板及流场实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池阳极流场板及流场实现方法，在阳极底板顶部表面设有多个导流条，导流条为透气材质，多个导流条位于燃料电池的气体扩散层上方并与气体扩散层接触；阳极底板前端设有进氢孔；阳极底板后端设有排氢孔；氢气从进氢孔进入阳极板，一部分从导流条间隔区域直接进入燃料电池中的气体扩散层，另一部分先进入导流条再向燃料电池中气体扩散层扩散；然后两路氢气均通过气体扩散层进入燃料电池芯片中反应，反应后生成的水随未反应的氢气经导流条排至排氢孔。

Description

一种燃料电池阳极流场板及流场实现方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池阳极流场板及流场实现方法，属于质子交换膜燃料电池技术领域。
背景技术
在质子交换膜燃料电池中，阳极流场板通过气体扩散层与燃料电池芯片紧密的结合在一起，氢气从进氢孔通过阳极流场板进入气体扩散层，然后扩散至燃料电池芯片上进行反应，所以阳极板的流场结构决定着氢气的流动分布，进而影响氢气的利用效率。现有的阳极板采用对石墨板或金属板刻印平行分布的沟形流道，氢气只能从流道进入气体扩散层，在低气流下不易在气体扩散层中扩散均匀，这就会发生氢气与燃料电池芯片上催化剂接触不充分的情况；同时这种结构因为氢气进口和出口都只有一个，不利于反应生成水的排放，一旦流道内积水过多将会大大降低燃料电池的发电效率。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种燃料电池阳极流场板及流场实现方法，以解决现有阳极板在低气流下氢气与催化剂接触不够充分的情况和不利于反应生成水排放的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种燃料电池阳极流场板，包括阳极底板和导流条，阳极底板前端设有进氢孔；阳极底板后端设有排氢孔；阳极底板顶部表面边缘处黏贴有密封胶线；导流条为多个且黏贴在阳极底板顶部表面，导流条为透气材料。
导流条为条形且大小形状相同，多个导流条均匀平行分布在阳极底板顶部表面，利于氢气在导流条间隔区域中均匀流动。
导流条的截面为矩形，利于导流条的上下表面在接触受力时均匀发生形变，利于氢气在导流条内均匀分布流动。
所述导流条的数量及尺寸以均匀铺满阳极底板的原则确定，本发明导流条宽度范围选用5mm至10mm，导流条间距范围1mm至5mm。
导流条材质为碳纸与微孔层结合体，可以与燃料电池中气体扩散层的材质相同。
密封胶线为硅胶材质，具有良好的密封性。
本发明的燃料电池阳极流场实现方法，其特点在于：在阳极底板顶部表面设有多个导流条，多个导流条位于燃料电池的气体扩散层上方并与气体扩散层接触；阳极底板前端设有进氢孔；阳极底板后端设有排氢孔；氢气从进氢孔进入阳极板，一部分从导流条间隔区域直接进入燃料电池中气体扩散层，另一部分先进入导流条再向燃料电池中气体扩散层扩散；然后两路氢气均通过气体扩散层进入燃料电池芯片中反应，反应后生成的水随未反应的氢气经导流条排至排氢孔。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明中阳极底板顶部表面设有多个导流条，导流条位于气体扩散层上方并与其接触，氢气通过导流条向气体扩散层扩散，利于氢气在气体扩散层中均匀分布，解决了现有阳极板在低气流下氢气与燃料电池芯片上催化剂接触不够充分的情况。
(2)本发明的燃料电池芯片位于气体扩散层下方并与其接触，氢气从进氢孔进入阳极板，再通过气体扩散层进入燃料电池芯片，反应后生成的水随未反应的氢气经导流条排至排氢孔，解决了现有阳极板不利于反应生成水排放的问题。
(3)本发明中的阳极流场板在阳极底板上采用导流条做成流场，减少了导流材料的使用，同时降低了阳极流场板的重量和制作成本。
附图说明
图1为本发明的一种燃料电池阳极流场板的整体结构示意图；
图2为本发明的阳极底板、导流条、密封胶线、阳极气体扩散层、燃料电池芯片、阴极气体扩散层和阴极流场板紧密组装结合在一起的结构图。
图中，1阳极底板，2导流条，3进氢孔，4、排氢孔，5、密封胶线，6、阳极气体扩散层，7、燃料电池芯片，8、阴极气体扩散层，9、阴极流场板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明包括阳极底板1和导流条2，阳极底板1长252mm，宽64mm；阳极底板1前端设有进氢孔3；阳极底板1后端设有排氢孔4；阳极底板1顶部表面边缘处黏贴有密封胶线5；导流条2为6个且黏贴在阳极底板1顶部表面，导流条2为碳纸和微孔层的结合体，与气体扩散层的材质相同；导流条2长234mm，宽8mm，厚0.33mm，6个导流条均为条形且大小形状相同，导流条2均匀平行分布在阳极底板1顶部表面且间距为2mm，利于氢气在导流条2间隔区域中均匀流动；导流条2的截面为矩形，利于导流条2的上下表面在接触受力时均匀发生形变，利于氢气在导流条2内均匀分布流动；导流条2材质为碳纸与微孔层结合体，可以与燃料电池中气体扩散层的材质相同；密封胶线5为硅胶材质。
如图2所示，使用时将采用本发明的阳极底板1、导流条2、阳极气体扩散层6、燃料电池芯片7、阴极气体扩散层8和阴极流场板9紧密组装结合在一起，组装顺序由上至下依次为本发明的阳极底板1、导流条2、阳极气体扩散层6、燃料电池芯片7、阴极气体扩散层8和阴极流场板9，氢气从进氢孔3进入导流条2，一部分从导流条2间隔区域直接进入燃料电池中的阳极气体扩散层6，另一部分先进入导流条2再向燃料电池中阳极气体扩散层6扩散；然后两路氢气均通过阳极气体扩散层6进入燃料电池芯片7中，空气通过阴极流场板9进入阴极气体扩散层8，再从阴极气体扩散层8进入燃料电池芯片7，氢气与空气中的氧气在燃料电池芯片7上催化剂的作用下进行反应发电，反应后生成的水随未反应的氢气经导流条2排至排氢孔4。因为导流条2为透气材料，为碳纸和微孔层的结合体，更利于氢气进入阳极气体扩散层6，与燃料电池芯片7上的催化剂接触更加充分，在实际验证中，将本发明所采用的阳极板流场结构与用钛板和石墨板刻印沟形流道的阳极板一同进行发电实验，保证除阳极流场板采用不同结构外其他燃料电池组成部件相同，通入相同压力的氢气给进氢孔3，实验结果为本发明在氢气利用率上明显高于使用钛板和石墨板做阳极流场板的燃料电池，实验结束后不吹扫流道直接将阳极流场板取出，可以看到本发明的阳极流场板基本没有水残留，而刻印沟形流道的阳极流场板会有少量水残留，也就是表明导流条2的条状分离式结构会避免反应生成的水在燃料电池中堆积，进而避免了燃料电池水淹情况的发生。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种燃料电池阳极流场板，其特征在于：包括阳极底板和导流条，阳极底板前端设有进氢孔；阳极底板后端设有排氢孔；阳极底板顶部表面边缘处黏贴有密封胶线；导流条为多个且黏贴在阳极底板顶部表面，导流条为透气材料。
2.根据权利要求1所述的燃料电池阳极流场板，其特征在于：所述导流条为条形且大小形状相同，多个导流条均匀平行分布在阳极底板顶部表面，利于氢气在导流条间隔区域中均匀流动。
3.根据权利要求1所述的燃料电池阳极流场板，其特征在于：所述导流条的截面为矩形，利于导流条的上下表面在接触受力时均匀发生形变，利于氢气在导流条内均匀分布流动。
4.根据权利要求1所述的燃料电池阳极流场板，其特征在于：所述导流条的数量及尺寸以均匀铺满阳极底板的原则确定。
5.根据权利要求1所述的燃料电池阳极流场板，其特征在于：所述导流条材质为碳纸与微孔层结合体，可以与燃料电池中气体扩散层的材质相同。
6.根据权利要求1所述的燃料电池阳极流场板，其特征在于：所述密封胶线为硅胶材质。
7.一种燃料电池阳极流场实现方法，其特征在于：在阳极底板顶部表面设有多个导流条，多个导流条位于燃料电池的气体扩散层上方并与气体扩散层接触；阳极底板前端设有进氢孔；阳极底板后端设有排氢孔；氢气从进氢孔进入阳极板，一部分从导流条间隔区域直接进入气体扩散层，另一部分先进入导流条再向气体扩散层扩散；然后两路氢气均通过气体扩散层进入燃料电池芯片中反应，反应后生成的水随未反应的氢气经导流条排至排氢孔。
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