CN207651597U - 一种燃料电池氢气流场板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池氢气流场板，包括氢气流场板本体，所述氢气流场板本体正面设置有条状导流槽，所述氢气流场板本体一端依次设置有氢气入口总流道、冷却液出口总流道和空气入口总流道，在氢气流场板本体另一端依次设置有空气出口总流道、冷却液入口总流道和氢气出口总流道，所述冷却液出口总流道、空气入口总流道与条状导流槽之间以及空气出口总流道、冷却液入口总流道与条状导流槽之间设置有点阵扩散区，所述点阵扩散区外侧设置有气流封闭回转区。本实用新型采用它提高了氢气的分布均匀度，延长了氢气行走路径和氢气在反应区域停留的时间，同时，反应生成的反渗透水更容易排出，还降低了厚度，减小了电堆体积，提升了燃料电池的比功率。

Description

一种燃料电池氢气流场板

技术领域

本实用新型涉及一种氢空液冷燃料电池，特别是一种燃料电池氢气流场板。

背景技术

目前，氢空燃料电池是一种将氢气和空气中的氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，转化成电能，生成水的装置。而双极板的设计是燃料电池电堆的核心技术之一，双极板主要功能是支撑、气体扩散层等组件，导流分配反应气体，收集电流，传导热量，排出反应后的气体和水。质子交换膜双极板由氢气流场板和空气流场板组合而成，而流场板的设计水平，会影响到氧化剂、还原剂和冷却剂在燃料电池中的运行，进而影响到反应的均匀性、反应温度和气流流动的速率，最终影响到燃料电池的性能和效率。

现有的氢气流场板流场结构多采用单一的蛇形流道、平行流道等，根据燃料电池工作原理，阴极侧产生的水会通过质子交换膜反渗透到阳极，阳极的氢气流场不只给氢气导流，还要将反渗透过来的多余的水排出。常规的蛇形流道在拐角处容易积水，形成排气阻力，导致排水和排气不畅，最终水会越积越多，造成燃料电池水淹。平行流道可解决这问题，但是氢气流速很快，平行流道路径短，氢气在反应区域停留时间短，在排气时，不仅带走流道里多余氢气，还把质子交换膜中的水分也带走，导致膜干，性能下降，甚至会烧堆。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种能有效提高氢气分布均匀度且延长氢气行走路径的燃料电池氢气流场板。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种燃料电池氢气流场板，包括氢气流场板本体，在所述氢气流场板本体正面设置有多道平行布置的条状导流槽，在所述氢气流场板本体一端从上至下依次设置有氢气入口总流道、冷却液出口总流道和空气入口总流道，在氢气流场板本体另一端从上至下依次设置有空气出口总流道、冷却液入口总流道和氢气出口总流道，在所述冷却液出口总流道、空气入口总流道与条状导流槽之间以及空气出口总流道、冷却液入口总流道与条状导流槽之间设置有点阵扩散区，在所述点阵扩散区外侧设置有气流封闭回转区。

其中，为了使得氢气分布均匀，所述点阵扩散区为与条状导流槽两端对应的多个呈矩阵排列的小圆柱。

进一步，为了延长氢气行走路径，所述气流封闭回转区包括设置在条状导流槽两端且位于点阵扩散区外侧的回转壁，在所述气流封闭回转区的两端以及中间轴向设置有隔条，所述隔条将条状导流槽隔成至少四个经点阵扩散区的回转回路。

为了提高冷却效果，在所述氢气流程板本体背面设置有至少两个并排设置的冷却液流道，所述冷却液流道呈连续S弯曲布置，所述冷却液流道的两端分别与冷却液入口总流道和冷却液出口总流道连通。

其中，由连续S弯曲布置的冷却液流道呈直角梯形，所述相邻冷却液流道其中一个冷却液流道的小端与另一个冷却液流道的大端位于同一侧。

为了保证搭桥强度，在所述氢气流场板背面且位于氢气入口总流道和氢气出口总流道的内侧均设置有搭桥，在所述搭桥上设置有桥墩式支撑。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有结构设计巧妙、成本低廉、使用可靠的优点，采用它不但能够提高氢气的分布均匀度，而且还延长了氢气的行走路径，延长了氢气在反应区域停留的时间，同时，还能使得反应生成的反渗透水更容易排出，并且，还降低了厚度，减小了电堆体积，提升了燃料电池的比功率，

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型的正面结构示意图；

图2为本实用新型的背面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但本实用新型并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本实用新型权利要求所要求保护的范围。

实施例1：如图1所示，一种燃料电池氢气流场板，包括氢气流场板本体1，在所述氢气流场板本体1正面设置有多道平行布置的条状导流槽2，在所述氢气流场板本体1一端从上至下依次设置有氢气入口总流道3、冷却液出口总流道4和空气入口总流道5，在氢气流场板本体1另一端从上至下依次设置有空气出口总流道6、冷却液入口总流道7和氢气出口总流道8，在所述冷却液出口总流道4、空气入口总流道5与条状导流槽2之间以及空气出口总流道6、冷却液入口总流道7与条状导流槽2之间设置有点阵扩散区9，在所述点阵扩散区9外侧设置有气流封闭回转区10。

其中，为了使得氢气分布均匀，所述点阵扩散区9为与条状导流槽2两端对应的多个呈矩阵排列的小圆柱11。

为了延长氢气的行走路径，延长氢气在反应区域的停留时间，所述气流封闭回转区10包括设置在条状导流槽2两端且位于点阵扩散区9外侧的回转壁12，在所述气流封闭回转区10的两端以及中间轴向设置有隔条13，所述隔条13将条状导流槽2隔成至少四个经过点阵扩散区9的回转回路。

在本实用新型中，氢气从氢气入口总流道3进入条状导流槽2内，通过氢气流场板本体1上部的条状导流槽2到进入右侧的点阵扩散区9，到达右侧的回转壁12处，在回转壁12和第一、第二隔条13的作用下，氢气进行回转，再次通过条状导流槽2进入左侧的点阵扩散区9，达到左侧的回转壁12处，在回转壁12和第三、第四隔条13的作用下，氢气再次进行回转，依次类推，直到氢气进入氢气出口总流道8。这样的回转，使得氢气的行走路径得到了延长，停留的时间也得到了延长。

如图2所示，在所述氢气流场板本体1背面设置有至少两个并排设置的冷却液流道14，所述冷却液流道14呈连续S弯曲布置，所述冷却液流道14的两端分别与冷却液入口总流道7和冷却液出口总流道4连通。

其中，由连续S弯曲布置的冷却液流道14呈直角梯形，所述相邻冷却液流道14其中一个冷却液流道14的小端与另一个冷却液流道14的大端位于同一侧。

为了保证搭桥强度，在所述氢气流场板本体1背面且位于氢气入口总流道3和氢气出口总流道8的内侧均设置有搭桥15，在所述搭桥15上设置有桥墩式支撑16。

Claims (6)

1.一种燃料电池氢气流场板，包括氢气流场板本体（1），在所述氢气流场板本体（1）正面设置有多道平行布置的条状导流槽（2），在所述氢气流场板本体（1）一端从上至下依次设置有氢气入口总流道（3）、冷却液出口总流道（4）和空气入口总流道（5），在氢气流场板本体（1）另一端从上至下依次设置有空气出口总流道（6）、冷却液入口总流道（7）和氢气出口总流道（8），其特征是：在所述冷却液出口总流道（4）、空气入口总流道（5）与条状导流槽（2）之间以及空气出口总流道（6）、冷却液入口总流道（7）与条状导流槽（2）之间设置有点阵扩散区（9），在所述点阵扩散区（9）外侧设置有气流封闭回转区（10）。

2.如权利要求1所述的燃料电池氢气流场板，其特征是：所述点阵扩散区（9）为与条状导流槽（2）两端对应的多个呈矩阵排列的小圆柱（11）。

3.如权利要求2所述的燃料电池氢气流场板，其特征是：所述气流封闭回转区（10）包括设置在条状导流槽（2）两端且位于点阵扩散区（9）外侧的回转壁（12），在所述气流封闭回转区（10）的两端以及中间轴向设置有隔条（13），所述隔条（13）将条状导流槽（2）隔成至少四个经过点阵扩散区（9）的回转回路。

4.如权利要求1、2或3所述的燃料电池氢气流场板，其特征是：在所述氢气流场板本体（1）背面设置有至少两个并排设置的冷却液流道（14），所述冷却液流道（14）呈连续S弯曲布置，所述冷却液流道（14）的两端分别与冷却液入口总流道（7）和冷却液出口总流道（4）连通。

5.如权利要求4所述的燃料电池氢气流场板，其特征是：由连续S弯曲布置的冷却液流道（14）呈直角梯形，所述相邻冷却液流道（14）其中一个冷却液流道（14）的小端与另一个冷却液流道（14）的大端位于同一侧。

6.如权利要求5所述的燃料电池氢气流场板，其特征是：在所述氢气流场板本体（1）背面且位于氢气入口总流道（3）和氢气出口总流道（8）的内侧均设置有搭桥（15），在所述搭桥（15）上设置有桥墩式支撑（16）。