CN114792821A - 一种燃料电池流场板 - Google Patents

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裴雪键
姚健
董少杰
卢玉
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Abstract

本发明提供了一种燃料电池流场板，涉及燃料电池领域，主要适用于氢氧燃料电池。该流场板包括：圆形进气口、出气口、蛇形流道、肋板、流场板和波浪形流道，所述蛇形流道与波浪形流道组成复合流道且呈顺时针方向排列，所述圆形进气口位于流场结构中心，所述出气口分别布于正方形流场的四个端面。反应气体由位于极板中心的圆形进气口进入流场，通过四个复合流道同时向外扩散。本发明肋板和流道拐角处设置为圆角，可以促进反应气体在流道内平滑的流动，减小了流动阻力和回流涡流，同时也可防止化学反应生成的液态水在拐角处过度堆积，出现“水淹”现象。采用了中心圆形进气口，可保证充足的进气量减小压降，使反应气体在流道内均匀分布。波浪形流道可促使反应气体发生对流，提高燃料电池的输出性能。

Description

一种燃料电池流场板
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池流场板。
背景技术
燃料电池通过电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（40%-60%）；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物，以氢作为燃料时，燃料电池的化学反应物仅为水，以富氢气体为燃料时，其二氧化碳排放量也有限。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发备受关注，被认为是21世纪首选洁净、高效的发电技术。
双极板是燃料电池重要的组成部件之一，双极板上流道的形状决定着反应气体的流动状态，从而影响反应气体在电极上的反应。它的主要作用是分配气体，使其在流道内均匀分布；排出反应生成的水，防止极板出现“水淹现象”。因此结构合理、性能优越的双极板可以提高燃料电池的输出性能。
目前，常见的燃料电池的种类有平行流场、蛇型流场、交指型流场和点状流场，平行流场具有制作成本低，总压降低的优点。但容易造成气体分布不均匀。蛇型流场中反应气体线速度较大，可有效将液态水排出，但由于其流道过长，容易造成压降过大。交指型流道，气体在扩散层中发生了强制对流压降过大。点状流场中气体很难达到很高的线速度，不利于液态水的排出。
针对现有技术的不足，提供了一种燃料电池流场板。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池流场板，解决了燃料电池流道内气体分布不均匀等缺点，从而达到燃料电池流场板结构合理，保证燃料电池进行稳定的电化学反应，提高膜电流密度。
根据本发明提供的一种燃料电池流场板，包括流场板、进气口、出气口、蛇形流道、肋板及波浪形流道。
进一步的，进气口的形状可为圆形或正方形，出气口的形状可为矩形、半圆形或等腰三角形。
进一步的，流道和肋板交错设置。
进一步的，进气口位于流场板中央位置，出气口分别位于流场板的四个端面。
进一步的，流道总体上呈蛇形排列，且流道的具体长度根据流场板的具体面积而定。
进一步的，流道与肋板在拐角处均设置为圆角，防止“水淹”现象的发生。
进一步的，波浪形流道的纵向截面为波浪形曲线，且波浪型曲线采用正弦函数y=0.2*sin（pi*x）+0.8设计，流道最大高度为1mm，最小高度为0.6mm。
与现有技术相比，本发明具如下的有益效果：
本发明结合了单蛇形流道和波浪形流道的优点，不仅可以保证流道内气体浓度分布均匀，还可以有效防止“水淹”现象的发生。
本发明流场板呈正方形，气体通过中心进气口进入流道内，向四个蛇形流道与波浪形流道组成的复合流道内扩散，使气体分布的更加均匀，该排列方式减小了蛇形流道的长度，有利于液态水的排出，也有利于减小压降。
本发明采用波浪形流道，可在气体通过流道时增加对流，增大燃料电池的电流密度。
本发明在流道和肋板的拐角处采用圆弧形设置，可减小生成物液态水的堆积，防止出现“水淹”现象。
附图说明
通过阅读参照一下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更加明显：
图1为本发明一种燃料电池流场板的三维结构示意图。
图2为本发明一种燃料电池流场板的俯视图。
图中：1、进气口，2、蛇型流道，3、出气口，4、肋板，5、流场板， 6、波浪形流道。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例及附图对本发明进行进一步的详细说明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种燃料电池流场板，如图1图2所示，包括进气口1、蛇形流道2、出气口3、肋板4、流场板5和波浪形流道6；所述进气口1设置于流场板5的正中央，所述出气口3设置于流场板的四个端面，所述蛇形流道2与波浪形流道6呈中心对称分布于流场板5上，所述流道之间设置有肋板4，所述进气口1与流道均相互连通。
进一步地，气体从中心入口进入流道并通过蛇形流道向外扩散，通过流场板端面的四个出口排出生成物，减小了蛇形流道的长度，有利于液态水的排出。
进一步地，流道和肋板在拐角处均设置为圆角，防止化学反应生成的液态水在拐角处过度堆积，防止出现“水淹”现象。
进一步地，部分流道设置为波浪形，气体在经过流道时可增加对流，增加燃料电池的电流密度。
进一步地，流道的总长度可根据流场板的具体面积而定。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成本发明保护范围限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃料电池流场板，其特征在于，包括进气口（1）、蛇形流道（2）、出气口（3）、肋板（4）、流场板（5）和波浪形流道（6）；所述进气口（1）设置于流场板（5）的正中央，所述出气口（3）设置于流场板的四个端面，所述蛇形流道（2）与波浪形流道（6）呈中心对称分布于流场板（5）上，所述流道之间设置有肋板（4），所述进气口（1）与流道均相互连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述流场板（5）整体形状为正方形。
3.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述的流道呈蛇形流道（2）。
4.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述波浪形流道（6）沿流道长度方向的截面为波浪形曲线。
5.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述蛇形流道（2）与波浪形流道（6）组成的复合流道与肋板（4）交错分布。
6.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述肋板（4）和蛇形流道（2）在拐角处均设置为圆弧形。
7.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述蛇形流道（2）的高度为1mm，波浪形流道的最大高度为1mm，最小高度为0.6mm。
8.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述蛇形流道（2）与波浪形流道（6）组成的复合流道的具体长度与流场板的面积有关。
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