CN206697552U - 一种混合型结构流场的燃料电池双极板 - Google Patents

一种混合型结构流场的燃料电池双极板 Download PDF

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孙志伟
张元�
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Abstract

一种混合型结构流场的燃料电池双极板，包括流道进口、密封槽、蛇形流道、双极板本体、定位销孔、针形流道、平行流道和流道出口，流道进口、密封槽、蛇形流道、定位销孔、针形流道、平行流道和流道出口均加工于双极板本体上，定位销孔位于双极板本体的四个角上，针形流道位于蛇形流道和平行流道之间，其特征在于：所述的流道是一种蛇形流道、针形流道和平行流道相配合的混合型流道，在混合型流道中蛇形流道所占比例最大，针形流道由上下两排横向错开的圆柱体构成。本实用新型以混合型流道代替传统的流道形式，有效的解决了现有双极板反应气体压降过大、反应气体分布不均匀等问题，提高了氢氧燃料的利用率，并且增加了燃料电池的稳定性。

Description

一种混合型结构流场的燃料电池双极板
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其是一种混合型结构流场的燃料电池双极板。
背景技术
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能不经燃烧直接转化为电能的发电装置，其被认为是二十一世纪首选的洁净、高效发电技术。在燃料电池组件中，双极板尤为重要，双极板流场结构直接影响到燃料电池堆的性能。合理的双极板流场结构可保证电极各处获得充分的反应气体和及时排出流道中的液态水，并且能极大地提高燃料电池的输出功率。
传统的双极板流道有平行流道、蛇形流道、针形流道、交指型流道等形式，这几种流道形式各有利弊：平行流道虽然压降较小，但反应气体在通道内的存留时间较短使得反应气体利用率较低；蛇形流道具有排水强的特点，但是流道过长时容易造成反应气体压降过大；针形流道结构简单，但是反应气体易发生短路；交指型流道强化了对流传质，有利于提高电池的极限电流密度，但易造成液态水在流道始端滞留。
经文献检索，授权公开号：CN102097630A，名称为复合型双极板流场结构。该实用新型提供了一种复合型流场结构的双极板，该双极板本体上设有反应气体进口、反应气体出口、直通型流道和蛇形流道，直通型流道的出口与蛇形流道的进口连通，直通型流道有多个并排布置的直通型流道单元，蛇形流道有多个并排布置的蛇形流道单元。该实用新型的优点是具有较高反应气体利用率并且保证了输出能的稳定性。但该实用新型中，由于直通型流道的末端采用并联的方式与蛇形流道连通，容易造成交汇处压降过大，从而造成流道后段反应气体供应不足的情况。
实用新型内容
本实用新型的目的是，克服现有技术存在的缺陷，有效的解决现有双极板反应气体压降过大、反应气体分布不均匀等问题，提供一种混合型结构流场的燃料电池双极板。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种混合型结构流场的燃料电池双极板，包括流道进口、密封槽、蛇形流道、双极板本体、定位销孔、针形流道、平行流道和流道出口，流道进口、密封槽、蛇形流道、定位销孔、针形流道、平行流道和流道出口均加工于双极板本体上，定位销孔位于双极板本体的四个角上，针形流道位于蛇形流道和平行流道之间。其特征在于：流道是一种蛇形流道、针形流道和平行流道相配合的混合型流道，针形流道由上下两排横向错开的圆柱体构成，上排圆柱体数比下排圆柱体数少一个。
优选的是，所述的混合型流道中蛇形流道所占比例最大。
本实用新型的优点在于：
(1)混合型流道结合了蛇形流道、针形流道和平行流道的优点，以蛇形流道为主可以充分发挥其易于排出液态水的能力，结构简单的针形流道用于连接蛇形流道和平行流道，设置的平行流道主要是为了消除因蛇形流道过长所带来的反应气体压降过大的弊端。
(2)混合型流道充分利用了反应区域，提高了氢氧燃料的反应效率。
(3)上下两排横向错开的圆柱体构成的针形流道使得反应气体在流道中分布更加均匀，提高了电池输出性能的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中，1-流道进口、2-密封槽、3-蛇形流道、4-双极板本体、5-定位销孔、6-针形流道、 7-平行流道、8-流道出口。
具体实施方式
结合说明书附图，进一步说明本实用新型的具体实施过程。
如图1所示，一种混合型结构流场的燃料电池双极板，包括流道进口1、密封槽2、蛇形流道3、双极板本体4、定位销孔5、针形流道6、平行流道7和流道出口8，流道进口1、密封槽2、蛇形流道3、定位销孔5、针形流道6、平行流道7和流道出口8均加工于双极板本体4上，密封槽2用来保证双极板的气密性，定位销孔5位于双极板本体4的四个角上，针形流道6位于蛇形流道3和平行流道7之间，流道是一种蛇形流道3、针形流道6和平行流道7相配合的混合型流道，在混合型流道中蛇形流道3所占比例最大，针形流道6由上下两排横向错开的圆柱体构成，上排圆柱体数比下排圆柱体数少一个。
反应气体从流道进口1先进入蛇形流道3，然后从蛇形流道3流出经针形流道6均匀再分布后进入平行流道7，最后经反应和消耗后的尾气从流道出口8排出双极板外。整个反应过程均匀进行，提高了反应气体的利用率及电池输出性能的稳定性，并降低了反应气体的压降。

Claims (2)

1.一种混合型结构流场的燃料电池双极板，包括流道进口(1)、密封槽(2)、蛇形流道(3)、双极板本体(4)、定位销孔(5)、针形流道(6)、平行流道(7)和流道出口(8)，流道进口(1)、密封槽(2)、蛇形流道(3)、定位销孔(5)、针形流道(6)、平行流道(7)和流道出口(8)均加工于双极板本体(4)上，定位销孔(5)位于双极板本体(4)的四个角上，针形流道(6)位于蛇形流道(3)和平行流道(7)之间，其特征在于：流道是一种蛇形流道(3)、针形流道(6)和平行流道(7)相配合的混合型流道，针形流道(6)由上下两排横向错开的圆柱体构成，上排圆柱体数比下排圆柱体数少一个。
2.如权利要求1所述的一种混合型结构流场的燃料电池双极板，其特征在于：所述的混合型流道中蛇形流道(3)所占比例最大。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114094135A (zh) * 2021-10-10 2022-02-25 北京工业大学 平行流场与蛇形流场自动切换的燃料电池液态水自适应流场板

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