CN109950573B - 一种燃料电池流场板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池流场板，包括进气口、流道、脊、流场板、出气口。在流场板的边缘一侧设置1个进料口，在进料口后面设置m个流道，气体经过流道由外向内逐渐流到流场板的中心流道，然后再通过右下侧的n个流道继续由内向外在流场板中流动，最后通过出气口排出，本发明脊和流道在拐角处设置为弧形，可防止出现“水淹”现象。能有效使燃料电池中反应区的面积增大，提高反应气体的利用率，同时采用多流道，克服了单流道流场的不足，降低了压力损失，反应气体分布更加均匀，增加电堆的输出功率。同时本发明一种燃料电池流场板具有结构简单，便于加工，有利于在市场上应用。

Description

一种燃料电池流场板

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池流场板。

背景技术

燃料电池以其高效率、高能量比、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型电池。在燃料电池中，流场板是极其重要的一部分，起到导流、分配流体和提高燃料利用率的作用。因此，流场板合理的结构对决定燃料电池发电性能影响至关重要。

目前，常见的流场板的设计类型主要有平行流道，变截面流道、蛇形流道、交指形流道以及螺旋流道等。其中，蛇形流道由于其流道过长，在流场中的压降较大、气体流动阻力大，燃料浓度分布不均匀，进而不利于电化学反应的发生。同时，由于单通道设计，一旦流道因为杂质而堵塞，直接会导致电池发电性能大幅下降甚至停止工作。

针对以上不足之处，设计一种能够让流体在流场中压降较小，流体分配均匀提高燃料利用率的流场板是十分必要的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种燃料电池流场板，解决在燃料电池流体压降较大，气体分布不均匀，同时增加流体在电池内部停留时间，提高燃料的利用率和发电效率，同时能够在一定程度上缓解流道内出现“水淹”现象。

本发明所采用的技术方案是：一种燃料电池流场板，其特征在于：包括进气口、出气口、流场板、流场板中心流道、脊；

所述流场板左上侧通过所述脊隔离成m个流道，右下侧通过所述脊隔离成n个流道；所述左上侧的m个流道与右下侧n个流道通过所述流场板中心流道相连通；其中，m≥2，n≥2。

与现有技术相比，本发明结构合理，能够降低流速增加气体在流道中的停留时间，提高燃料的利用率和发电效率。同时，在设计中采用多流道设计，相比于单流道能有效降低流道的堵塞，而且压降较小。气体在进气口通过脊的作用进行分流，然后进入到各个流道，由外向内汇集到流场板的中心混合后再次进行分流，这样能够有效降低流道内气体浓度的变化而引起电化学反应速率不同，造成电流密度分布不均匀，从而有利于电化学反应的发生，使反应气体的可用性得到提高。本发明的流道与脊在拐角处设置为圆弧，可以防止出现水在尖角处累积，出现“水淹”现象。此外，本发明流场版设计结构新颖，加工制造较易，有利于在商业中的应用。

附图说明

图1为本发明一种燃料电池流场板的平面结构示意图；

图2为本发明一种燃料电池流场板的气体流向示意图。

其中：进气口(1)、左上侧m个流道(2)、出气口(3)、流场板(4)、流场板中心流道(5)、脊(6)、右下侧m个流道(7)。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1，本发明提供的一种燃料电池流场板，包括进气口1、出气口3、流场板4、流场板中心流道5、脊6；流场板左上侧通过脊6隔离成m个流道2，右下侧通过脊6隔离成n个流道7；左上侧的m个流道2与右下侧n个流道7通过流场板中心流道5相连通；其中，m≥2，n≥2。

本实施例的脊6和流道2、7在拐角处设置有过度圆弧；脊6宽度为0.5mm，高度为1mm；流道2、7宽度均为1mm；流场板4材料为导电金属不锈钢；m个流道2均为等间隔分布的平行流道；n个流道7均为等间隔分布的平行流道。

本实施例的m个平行左上侧流道一端连接进气口，进气口在流场板边缘，形成边缘流道进料。n个平行右下侧流道一端连接出气口，出气口在流场板边缘，形成边缘流道出料。进出气口通过脊隔开。

请见图2，本实施例提供额第一实施例：流体从进气口1进入后，通过流场板4左上侧2个流道2进行分流，然后流体在流道进行蛇形流动，由外向内汇集到流场板中心流道5处，最后流体再被分别进入流场板右下侧2个流道7，在流道进行蛇形流动，最后通过出气口3流出。通过此种设计，增加流道与电极组件的接触面积，延长流体在电池内部的停留时间，增加燃料的利用率，提高发电效率。同时采用多流道设计，流道不易堵塞，而且流体压降较小，流体组分比较均匀。

本实施例还提供了第二实施例：流体从进气口1进入后，通过流场板4左上侧4个流道2进行分配，然后流体在流道进行蛇形流动，由外向内汇集到流场板中心流道5处，最后流体再被分别进入流场板右下侧4个流道7，在流道进行蛇形流动，最后通过出气口3流出。通过此种设计，增加流道与电极组件的接触面积，延长流体在电池内部的停留时间，增加燃料的利用率，提高发电效率。同时采用多流道设计，流道不易堵塞，而且流体压降较小，流体组分比较均匀。

本实施例的流场板4适用于燃料气体以及氧化剂。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种燃料电池流场板，其特征在于：包括进气口（1）、出气口（3）、流场板（4）、流场板中心流道（5）、脊（6）；

所述流场板左上侧通过所述脊（6）隔离成m个流道（2），右下侧通过所述脊（6）隔离成n个流道（7）；所述m个流道（2）均为等间隔分布的平行流道；所述n个流道（7）均为等间隔分布的平行流道；所述左上侧的m个流道（2）与右下侧n个流道（7）通过所述流场板中心流道（5）相连通；其中，m≥2，n≥2；

流体从进气口（1）进入后，通过流场板（4）左上侧设置的流道（2）进行分配，然后流体在流道进行蛇形流动，由外向内汇集到流场板中心流道（5）处，最后流体再被分流进入流场板右下侧n个流道（7），在流道进行蛇形流动，最后通过出气口（3）流出；

所述流场板（4）上的流场为方形，所述流场最外圈的脊为方形，方形流场沿其中一条对角线方向上设置有一条对角线脊，且该对角线脊被所述流场板中心流道（5）隔开；所述进气口（1）与出气口（3）均设置在所述流场板（4）边缘，并且所述进气口（1）与出气口（3）分别位于方形流场对角线脊的两侧。

2.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述脊（6）和流道（2、7）在拐角处设置有过度圆弧。

3.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述脊（6）宽度为0.5mm，高度为1mm。

4.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述流道（2、7）宽度均为1mm。

5.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述流场板（4）材料为导电金属不锈钢。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的燃料电池流场板，其特征在于：流体从进气口（1）进入后，通过流场板（4）左上侧2个流道（2）进行分配。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的燃料电池流场板，其特征在于：流体从进气口（1）进入后，通过流场板（4）左上侧4个流道（2）进行分配。

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