CN108470922B - 一种燃料电池双极板分配头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池双极板分配头，包括进气口和导流区，所述导流区的一端与所述进气口连通，所述导流区的另一端与双极板的流道连通，所述双极板的流道与反应气体的出口连通，所述导流区设有导流头和至少一排导流柱，所述导流柱的排列方向与所述进气口的气流方向垂直，所述导流柱间隔均匀分布，所述导流头位于所述导流柱与所述双极板的流道之间，所述导流头的长度方向与垂直于所述进气口的气流方向之间的夹角为0～90°，导流柱和导流头对反应气体产生阻挡，有利于反应气体在进入极板流道前扩散，让反应气体在各双极板的流道内分布更加均匀，有利于提高燃料电池的性能。

Description

一种燃料电池双极板分配头
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池双极板分配头。
背景技术
质子交换膜燃料电池以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想电源。其中，双极板是质子交换膜燃料电池的核心组件之一。双极板通过流场分配反应气体，为电极提供反应物；同时，双极板收集反应产物液态水，并将液态水同剩余气体一同排出。设计合理的双极板结构，可以提高流道内反应气分布的均匀性，使膜电极各处均能获得充足的反应气，并且使产生的废热及时排出，保证燃料电池具有较好的性能和稳定性。
现有的燃料电池双极板的分配头通过设计进气方向与流道成一定角度或者进气方向与导流岛成一定角度等，但是都难以保证极板上的气体在流道间分配均匀。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供一种各流道内气流分布更加均匀的燃料电池双极板分配头。
为解决上述技术问题，本发明提供的燃料电池双极板分配头包括进气口和导流区，所述导流区的一端与所述进气口连通，所述导流区的另一端与双极板的流道连通，所述双极板的流道与反应气体的出口连通，所述导流区设有导流头和至少一排导流柱，所述导流柱的排列方向与所述进气口的气流方向垂直，所述导流柱间隔均匀分布，所述导流头位于所述导流柱与所述双极板的流道之间，所述导流头的长度方向与垂直于所述进气口的气流方向之间的夹角为0～90°。
进一步的，还包括气体扩散区，所述气体扩散区位于所述其进口与所述导流区之间。
可选的，其特征在于，部分导流头伸入导流柱之间。
可选的，所述导流头设于所述相邻两条双极板的流道之间。
进一步的，所述导流头之间的间距相同。
可选的，相连两个导流头之间的间距为2-4mm。
可选的，所述导流柱的直径为0.5-2mm。
可选的，所述导流头的宽度为0.5-2mm。
可选的，所述导流头的长度为1.5～100mm。
本发明的有益效果如下：
1、本发明在进气口与双极板的流道之间设置导流柱和导流头，导流柱对反应气体产生阻挡，让反应气体的速度减缓从而有利于反应气体扩散，导流头对反应气体产生更进一步的阻挡，使反应气体进一步扩散，使反应气体在进入双极板的流道前充分扩散，进而让反应气体在各双极板的流道内分布更加均匀，有利于提高燃料电池的性能。
2、本发明的导流区与进气口之间还设有气体扩散区，延长了气体到达导流区的路程，有利于气体扩散。
附图说明
图1为燃料电池双极板分配头的示意图。
其中，1、进气口；2、导流区；3、气体扩散区；4、双板板的流道；5、导流柱；6、导流头；61、第一导流头；62、第二导流头；63、第三导流头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，本实施例的分配头包括进气口1和导流区2，导流区2的一端与进气口1连通，导流区2的另一端与双极板的流道4连通，导流区2设有导流头6和至少一排导流柱5，本实施例中设有两排导流柱5，导流柱5为双极板的底平板上凸起的柱体，本实施例中导流柱5为圆柱体，应当指出的是，导流柱5的形状不限于圆柱，导流柱5的排列方向与进气口1的气流方向垂直，导流柱5间隔均匀分布，导流头6位于导流柱5与双极板的流道4之间，导流头6的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为0～90°。在进气口1与双极板的流道4之间设置导流柱5和导流头6，导流柱5对反应气体产生阻挡，让反应气体的速度减缓从而有利于反应气体扩散，导流头6对反应气体产生更进一步的阻挡，使反应气体进一步扩散，使反应气体在进入双极板的流道4前充分扩散，进而让反应气体在各双极板的流道4内分布更加均匀，有利于提高燃料电池的性能。
本实施例的导流柱5的直径为0.5-2mm，优选为3mm，相邻两根导流柱之间的间距为2-4mm，优选为3mm。经试验证明，导流柱的直径在0.5-2mm，间距为2-4mm时，可在不影响反应气体扩散到双极板的流道4时，使反应气体充分扩散。
导流头6位于导流柱5和双极板的流道4之间，且导流头6设于相邻两条双极板的流道4之间，导流头6的宽度0.5-2mm，长度为1.5～100mm。本实施例中，导流头6包括第一导流头61、第二导流头62和第三导流头63，第一导流头61的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为5°，第二导流头62的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为20°，第三导流头63的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为50°，其余导流头与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角均为90°，第一导流头61的长度为40mm,第二导流头62的长度为8mm,第三导流头63的长度为6mm,其余导流头的长度为4mm，导流头6的宽度均为1.5mm，相邻导流头之间的间距相同，为2-4mm。此外，第一导流头61、第二导流头62和第三导流头63伸入导流柱2之间。经试验证明，以上导流头的组合能够在不影响反应气体扩散到双极板的流道5的情况下对反应气体产生阻挡，使气体更充分扩散，从而在各双极板的流道4分布均匀。应当指出的是，第一导流头61、第二导流头62和第三导流头63的数量不限于一个。
此外，在进气口1与导流区2之间还设有气体扩散区3，本实施例的气体扩散区3内不设任何部件，气体扩散区3延长了反应气体到达导流区2的路程，使反应气体在气体扩散区3先行扩散，再到达导流区进行扩散，可使气体在各双极板的流道4内分布均匀。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，第一导流头61的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为4°，第二导流头62的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为15°，第三导流头63的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为45°，其余导流头与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角均为90°，第一导流头61的长度为38mm,第二导流头62的长度为7mm,第三导流头63的长度为5mm，其余导流头的长度为3mm。将不同角度、长度的导流头进行组合使用，得到最佳的气体均匀分布效果。本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。
实施例三
本实施例与与实施例一的区别在于，第一导流头61的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为3°，第二导流头62的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为12°，第三导流头63的长度方向与垂直于进气口1的气流方向之间的夹角为40°，其余导流头与双极板横向水平线之间的夹角均为90°，第一导流头61的长度为38mm,第二导流头62的长度为7mm,第三导流头63的长度为5mm，其余导流头的长度为2mm。本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。
综上，本发明的分配头在进气口1与双极板的流道4之间设置导流区，导流柱5对反应气体产生阻挡，让反应气体的速度减缓从而有利于反应气体扩散，导流头6对反应气体产生更进一步的阻挡，使反应气体进一步扩散，让反应气体在各双极板的流道内分布更加均匀，有利于提高燃料电池的性能。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种燃料电池双极板分配头，其特征在于，包括进气口和导流区，所述导流区的一端与所述进气口连通，所述导流区的另一端与双极板的流道连通，所述双极板的流道与反应气体的出口连通，所述导流区设有导流头和至少一排导流柱，所述导流柱的排列方向与所述进气口的气流方向垂直，所述导流柱间隔均匀分布，所述导流头位于所述导流柱与所述双极板的流道之间，所述导流头的长度方向与垂直于所述进气口的气流方向之间的夹角为0～90°；部分导流头伸入导流柱之间；所述导流头设于相邻两条双极板的流道之间；
导流头包括第一导流头、第二导流头和第三导流头，第一导流头的长度方向与垂直于进气口的气流方向之间的夹角为3°～5°，第二导流头的长度方向与垂直于进气口的气流方向之间的夹角为12°～20°，第三导流头的长度方向与垂直于进气口的气流方向之间的夹角为40°～50°；
还包括气体扩散区，所述气体扩散区位于所述进气口与所述导流区之间。
2.如权利要求1所述的燃料电池双极板分配头，其特征在于，所述导流头之间的间距相同。
3.如权利要求1所述的燃料电池双极板分配头，其特征在于，相连两个导流头之间的间距为2-4mm。
4.如权利要求1所述的燃料电池双极板分配头，其特征在于，所述导流柱的直径为0.5-2mm。
5.如权利要求1所述的燃料电池双极板分配头，其特征在于，所述导流头的宽度为0.5-2mm。
6.如权利要求1所述的燃料电池双极板分配头，其特征在于，所述导流头的长度为1.5～100mm。
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