CN109950570A - 一种燃料电池用流场结构 - Google Patents

一种燃料电池用流场结构 Download PDF

Info

Publication number
CN109950570A
CN109950570A CN201711389980.9A CN201711389980A CN109950570A CN 109950570 A CN109950570 A CN 109950570A CN 201711389980 A CN201711389980 A CN 201711389980A CN 109950570 A CN109950570 A CN 109950570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microflute
ridge
column
flow field
field structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711389980.9A
Other languages
English (en)
Inventor
孙海
张盟
孙公权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201711389980.9A priority Critical patent/CN109950570A/zh
Publication of CN109950570A publication Critical patent/CN109950570A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道和若干条脊，相邻流道由脊相间；脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽，且所述每一列微槽具有同一个轴线；所述每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以所述进口方向为后端，以所述出口方向为前端；每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；所述微槽呈周期性排列。微槽结构对脊下聚集的水产生毛细作用力，使水定向移动。燃料电池的阴极扩散层的水在该毛细作用力下被抽吸出多孔介质层，并被传送到流道，流道壁面的微槽结构对水的驱动力和阴极气体对水的推动力和粘附力共同作用，使流道里的水排出。

Description

一种燃料电池用流场结构
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体的说涉及燃料电池流场结构。
背景技术
直接甲醇燃料电池的双极板较长的脊对水滴有较大粘附力，使水滴容易聚集在脊下的扩散层，难以排出，导致阴极轴向传质效果较差，同时流场压力降增大，给阴极供气的气泵带来较大负担。因此，阴极须设置一种结构简单、流动阻力小、排水性好的新型流场。
刻有微槽结构亲水性材料的表面具有主动排水的特性，水滴可以克服重力向上爬行，其原因在于微槽结构对水产生毛细力的作用，并且由于微槽的有序排列，毛细作用力是单向。
发明内容
一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道和若干条脊，所述相邻流道由脊相间；所述脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽，且所述每一列微槽具有同一个轴线；所述每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以所述进口方向为后端，以所述出口方向为前端；每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；所述微槽呈周期性排列。
所述脊和/或流道表面有亲水性。
所述脊和/或流道表面具有1列以上连续层叠的微槽。
所述连续层叠的微槽的轴线平行或不平行于所述脊和/或流道的方向。
所述每个微槽的特征尺度在1～50微米；所述特征尺度包括微槽的长、宽和深。
所述每个微槽前端与后端形成的平面与脊和/或流道所在平面形成的夹角为5～50度。
一种双极板，双极板的至少一个板面具有任一上述的流场结构。
聚合物电解质膜燃料电池，包括任一上述流场结构或上述的双极板。
有益效果
聚合物电解质膜燃料电池的双极板脊与扩散层接触，对扩散层的水滴有较大粘附力，使水滴容易聚集在脊下，难以排出，导致阴极轴向传质效果较差。
在极板表面设置几十微米特征尺度的微槽结构，该结构对脊下聚集的水产生毛细作用力，使水定向移动。燃料电池的阴极扩散层的水在该毛细作用力下被抽吸出多孔介质层，并被传送到流道，流道壁面的微槽结构对水的驱动力和阴极气体对水的推动力和粘附力共同作用，使流道里的水排出。
附图说明
图1.微槽结构放大图；
图2.微槽结构侧视图。
1.极板流道；2.微槽结构。
具体实施方式
实施例1燃料电池用流场结构
一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道1和若干条脊，相邻流道1由脊相间；脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽2，且每一列微槽具有同一个轴线；每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以进口方向为后端，以出口方向为前端；每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；所述微槽呈周期性排列。脊和/或流道表面有亲水性。脊和/或流道表面具有1列以上连续层叠的微槽。连续层叠的微槽的轴线平行或不平行于所述脊和/或流道的方向。每个微槽的特征尺度在1～50微米；所述特征尺度包括微槽的长、宽和深。每个微槽前端与后端形成的平面与脊和/或流道所在平面形成的夹角为5～50度。

Claims (8)

1.一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道和若干条脊，所述相邻流道由脊相间，其特征在于，
所述脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽，且所述每一列微槽具有同一个轴线；
所述每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以所述进口方向为后端，以所述出口方向为前端；
每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；
所述微槽呈周期性排列。
2.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于，所述脊和/或流道表面有亲水性。
3.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于，所述脊和/或流道表面具有1列以上连续层叠的微槽。
4.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于，所述连续层叠的微槽的轴线平行或不平行于所述脊和/或流道的方向。
5.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于，所述每个微槽的特征尺度在1～50微米；所述特征尺度包括微槽的长、宽和深。
6.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于，所述每个微槽前端与后端形成的平面与脊和/或流道所在平面形成的夹角为5～50度。
7.一种双极板，其特征在于，所述双极板的至少一个板面具有权利要求1‐6任意一项所述的流场结构。
8.聚合物电解质膜燃料电池，包括权利要求1‐6任意一项所述的流场结构或权利要求7所述的双极板。
CN201711389980.9A 2017-12-21 2017-12-21 一种燃料电池用流场结构 Pending CN109950570A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389980.9A CN109950570A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种燃料电池用流场结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389980.9A CN109950570A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种燃料电池用流场结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109950570A true CN109950570A (zh) 2019-06-28

Family

ID=67004597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711389980.9A Pending CN109950570A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种燃料电池用流场结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109950570A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112786914A (zh) * 2021-02-23 2021-05-11 上海电气集团股份有限公司 一种双极板及燃料电池
DE102021209735A1 (de) 2021-09-03 2023-03-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verteilerplatte für eine elektrochemische Zelle und elektrochemische Zelle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1943058A (zh) * 2004-02-17 2007-04-04 通用汽车公司 用于质子交换膜燃料电池水管理的流场上的毛细层
CN101009385A (zh) * 2006-01-27 2007-08-01 通用汽车环球科技运作公司 用于pem燃料电池的超亲水微孔导电涂层
CN104716359A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于质子交换膜燃料电池、带有水拦截装置的膜分离结构分水器
EP3164902A1 (en) * 2014-07-03 2017-05-10 Council of Scientific and Industrial Research Internal humidification in low temperature pem fuel cell by means of a wick
CN106703926A (zh) * 2017-01-11 2017-05-24 长沙理工大学 一种气门导管

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1943058A (zh) * 2004-02-17 2007-04-04 通用汽车公司 用于质子交换膜燃料电池水管理的流场上的毛细层
CN101009385A (zh) * 2006-01-27 2007-08-01 通用汽车环球科技运作公司 用于pem燃料电池的超亲水微孔导电涂层
CN104716359A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于质子交换膜燃料电池、带有水拦截装置的膜分离结构分水器
EP3164902A1 (en) * 2014-07-03 2017-05-10 Council of Scientific and Industrial Research Internal humidification in low temperature pem fuel cell by means of a wick
CN106703926A (zh) * 2017-01-11 2017-05-24 长沙理工大学 一种气门导管

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUAWEI CHEN ET.AL: "Continuous directional water transport on the peristome surface of Nepenthes alata", 《NATURE》 *
陈华伟 等: "猪笼草口缘区表面液体单方向连续搬运机制", 《中国科学基金会》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112786914A (zh) * 2021-02-23 2021-05-11 上海电气集团股份有限公司 一种双极板及燃料电池
DE102021209735A1 (de) 2021-09-03 2023-03-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verteilerplatte für eine elektrochemische Zelle und elektrochemische Zelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111200137B (zh) 一种燃料电池导流板
CN109950570A (zh) 一种燃料电池用流场结构
US11041486B2 (en) Self-pumping structures and methods of using self-pumping structures
WO2009156045A4 (en) Microfluidic foil structure for metering of fluids
US8845082B2 (en) Inlet manifold for an inkjet printhead
JP6573192B2 (ja) 燃料電池のためのセパレータ，セル構造体およびセル・スタック
CN103954162A (zh) 一种强化微通道换热的低阻水力空化结构
CN101242005B (zh) 多孔材料在燃料电池堆叠的歧管中的应用
RU2012102703A (ru) Гидропневматический силовой цилиндр и система с малым лобовым сопротивлением
WO2007053802A3 (en) Drug and gene delivery by polymer nanonozzle and nanotip cell patch
CN213042931U (zh) 用于燃料电池堆的歧管和具有该歧管的燃料电池堆
CN110681419B (zh) 电渗微泵装置及电渗微泵装置组
CN112880444A (zh) 一种用于变物性流体换热的印刷电路板换热器及芯体
CN101483229B (zh) 用于阻挡膜支承件的结构
US20170136770A1 (en) Droplet Deposition Apparatus
JP2008021515A (ja) 燃料電池のセパレータ構造
JP2017084456A5 (zh)
JP2010262908A5 (zh)
Tsai et al. Capillary force pumping fluid for glucose oxidase enzymatic fuel cells
KR102574336B1 (ko) 연료 전지 시스템
CN104753309A (zh) 一种多组电极平铺式电流体动力微泵
CN204517632U (zh) 一种多组电极平铺式电流体动力微泵
CN115050985B (zh) 具有肺进气方式的叶脉流道仿生空冷型燃料电池及其方法
CN104795963A (zh) 一种多极片层叠式电流体动力微泵
JP5638411B2 (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190628