CN201387910Y - 叶脉形燃料电池流场板 - Google Patents
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Abstract
叶脉形燃料电池流场板，包括两片对合的流场板，所述流场板的上有大致呈正方形的流场区域，所述的流场区域的周边有密封垫圈，供液体流入的主脉沿所述的正方形的对角线延伸，供液体流出的汇合脉平行于所述的正方形的边、并垂直相交于液体的出口，各个支脉的一端与所述的主脉呈45度连接、并与所述的正方形的边平行，另一端呈垂直角与所述的汇合脉连接。本实用新型的有益效果是，可以使流体在其中的流动阻力更小，同时使其分布更均匀，在反应过程中产生的气体可以以最短的路径快速的排除。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种强化燃料电池中流体传质的装置，特别是燃料电池流场板。
背景技术
燃料电池是一种直接将燃料中的化学能转化为电能的装置。电池流场板或称极板是燃料电池的重要部件，主要起分配流体(燃料和氧化剂)、导电和支撑电池结构的作用。目前，平板式燃料电池流场板主要有蛇形和平行式两种，以石墨作为主要基材。所以燃料电池流场板比较脆，制造成本也比较高。目前，平板式的蛇形极板用于各种低温燃料电池，而平行式极板主要用于以气体作为燃料的燃料电池。
在直接甲醇燃料电池和直接硼氢化物燃料电池中，由于反应物的自分解，会在流道中产生气液两相流，增加流动阻力，减小电极的有效利用面积，给电池的稳定操作带来不利影响。蛇形流场因为从入口到出口只有一条通路，能够保证流道中产生的气体一定会被排除，但是流动阻力会非常高，并且小的气泡在长途流动中，会积累而变大，使气液两相流的不均匀程度加剧，如图1所示；平行流场流动阻力比较小，但是因各条支路流动阻力分布不均匀，阻力大处气泡很难排出，易阻塞成为“死区”，如图2所示。
发明内容
本实用新型要克服现有的燃料为液体的燃料电池流场板流动阻力大、流体分布不均匀且气液两相分离困难的缺点，提供一种流动阻力小、在反应过程中产生的气体可以以最短的路径快速的排除的燃料电池流场板。
本实用新型所述的燃料电池流场板，包括两片对合的流场板，所述流场板上有大致呈正方形的流场区域，所述的流场区域的周边有密封垫圈，其特征在于：供液体流入的主脉沿所述的正方形的对角线延伸，供液体流出的汇合脉平行于所述的正方形的边、并垂直相交于液体的出口，各个支脉的一端与所述的主脉呈45度连接、并与所述的正方形的边平行，另一端呈垂直角与所述的汇合脉连接。
进一步，所述的各个支脉的宽度与其长度呈正相关性。
更进一步，所述的主脉两侧的支脉的分叉位置相互错开。
更进一步，所述的主脉的宽度从入口到出口逐渐递减。
本实用新型参照树叶输液的脉络结构设计了叶脉形的燃料电池极板，解决直接硼氢化物燃料电池和直接甲醇燃料电池面临的气液两相分离困难的问题。模仿叶脉的分支形状设计而成的流场板。该新型流场板不仅减小了流动阻力，而且能使得流体的分布更为均匀，并且在反应过程中产生的气体可以以最短的路径快速的排出燃料电池，从而有效的提高燃料的利用率和燃料电池的输出功率。
由于短而粗的流道流动阻力小，长而细的流道流动阻力大，为了使各个支脉的流动阻力均匀一致，将长的流道设计得宽，短的流道设计得窄。
将主脉两侧的支脉分叉位置设计成不完全对称，略微错开。这是因为完全对称地分出的两支脉，会造成分支处几何形状变化过大，使流动阻力上升。
主脉的宽度从入口到出口渐渐地变细，这是因为靠近入口处流量大，而当主脉将流量逐渐分配给各个支脉后，自身的流量就小了，因此出口处宽度最小。
本实用新型的有益效果是，可以使流体在其中的流动阻力更小，同时使其分布更均匀，在反应过程中产生的气体可以以最短的路径快速的排除。
附图说明
图1是蛇形流场的流场结构图
图2是平行流场的流场结构图
图3是本实用新型的流场结构图
图4是流场板的示意图
具体实施方式
参照图3、4，进一步说明本实用新型：
本实用新型所述的燃料电池流场板，包括两片对合的流场板，所述流场板上有大致呈正方形的流场区域，所述的流场区域的周边有密封垫圈6，供液体流入的主脉1沿所述的正方形的对角线延伸，供液体流出的汇合脉2平行于所述的正方形的边、并垂直相交于液体的出口3，各个支脉4的一端与所述的主脉111呈45度连接、并与所述的正方形的边平行，另一端呈垂直角与所述的汇合脉2连接。
所述的各个支脉4的宽度与其长度呈正相关性。
所述的主脉1两侧的支脉4的分叉位置相互错开。
所述的主脉1的宽度从入口5到出口3逐渐递减。
本实用新型参照树叶输液的脉络结构设计了叶脉形的燃料电池极板，解决直接硼氢化物燃料电池和直接甲醇燃料电池面临的气液两相分离困难的问题。模仿叶脉的分支形状设计而成的流场板。该新型流场板不仅减小了流动阻力，而且能使得流体的分布更为均匀，并且在反应过程中产生的气体可以以最短的路径快速的排出燃料电池，从而有效的提高燃料的利用率和燃料电池的输出功率。
由于短而粗的流道流动阻力小，长而细的流道流动阻力大，为了使各个支脉的流动阻力均匀一致，将长的流道设计得宽，短的流道设计得窄。
将主脉1两侧的支脉4分叉位置设计成不完全对称，略微错开。这是因为完全对称地分出的两支脉，会造成分支处几何形状变化过大，使流动阻力上升。
主脉1的宽度从入口5到出口3渐渐地变细，这是因为靠近入口5处流量大，而当主脉1将流量逐渐分配给各个支脉4后，自身的流量就小了，因此出口3处宽度最小。
本实用新型的有益效果是，可以使流体在其中的流动阻力更小，同时使其分布更均匀，在反应过程中产生的气体可以以最短的路径快速的排除。
所述的流场板材质可以是不锈钢、钛合金、石墨、镍板、铜板等导电材料。
该电池流场板主要用于硼氢化物燃料电池、甲醇燃料电池、碱性燃料电池、氢氧燃料电池等以氢、甲醇、乙醇、乙醛等作为燃料，以氧气、过氧化氢、空气等作为氧化剂的燃料电池。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (5)
1、叶脉形燃料电池流场板，包括两片对合的流场板，所述流场板上有大致呈正方形的流场区域，所述的流场区域的周边有密封垫圈，其特征在于：供液体流入的主脉沿所述的正方形的对角线延伸，供液体流出的汇合脉平行于所述的正方形的边、并垂直相交于液体的出口，各个支脉的一端与所述的主脉呈45度连接、并与所述的正方形的边平行，另一端呈垂直角与所述的汇合脉连接。
2、如权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述的各个支脉的宽度与其长度呈正相关性。
3、如权利要求1或2所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述的主脉两侧的支脉的分叉位置相互错开。
4、如权利要求3所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述的主脉的宽度从入口到出口逐渐递减。
5、如权利要求4所述的燃料电池流场板，其特征在于：所述的流场板材质是不锈钢、或钛合金、或石墨、或镍板、或铜板。
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