CN215680727U - 一种分流重构型燃料电池双极板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分流重构型燃料电池双极板，包括层叠设置的两块金属极板，每块金属极板的一面设有第一流道区域，另一面设有第二流道区域，两块金属极板相对重合使第二流道区域重合形成冷却液流道，所述第一流道区域包括多排平行设置的单向流道，其中每根单向流道包括一根主流道和多根辅助流道，所述主流道为波浪折线结构，每根辅助流道的一端连接主流道的弯折角，另一端连接该弯折角气流出口方向弯折段的中间。与现有技术相比，本实用新型具提高气体的扩散效率并且提高排水效果等优点。

Description

一种分流重构型燃料电池双极板

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种分流重构型燃料电池双极板。

背景技术

燃料电池是一种兼具环境友好、工作高效、使用寿命长等特点的发电装置。以质子交换膜燃料电池为例，燃料气体(氢气)从电池的阳极侧进入电池内部，氢原子在阳极失去电子后变成质子，质子穿过电池内部的质子交换膜到达电池阴极，同时电子经由外部回路也到达电池的阴极，在电池的阴极侧，质子、电子与氧气结合生成水，由此产生电流。

燃料气体或者氧气流经燃料电池中双极板的流道，道和质子交换膜之间的间隙被称为气体扩散层。传统的流道一般为直线槽结构，其流道内的气体扩散效率较低；另一方面，由上述可知，在阴极侧的流道内会产生积水，传统的流道结构气流量较小，排水效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种分流重构型燃料电池双极板，提高气体的扩散效率并且提高排水效果。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种分流重构型燃料电池双极板，包括层叠设置的两块金属极板，每块金属极板的一面设有第一流道区域，另一面设有第二流道区域，两块金属极板相对重合使第二流道区域重合形成冷却液流道，所述第一流道区域包括多排平行设置的单向流道，其中每根单向流道包括一根主流道和多根辅助流道，所述主流道为波浪折线结构，每根辅助流道的一端连接主流道的弯折角，另一端连接该弯折角气流出口方向弯折段的中间。

进一步地，所述辅助流道为半圆型或弓型。

进一步地，所述弯折角和辅助流道相切。

进一步地，所述弯折角的范围为90～120度。

进一步地，每根辅助流道的长度为4～8mm。

进一步地，每块金属极板的一端设有第一气体进口、第二气体进口和冷却液进口，在金属极板的另一端设有第一气体出口、第二气体出口和冷却液出口，所述第一流道区域的两端分别连接第一气体进口和第一气体出口。

进一步地，每在第一流道区域的两端设有汇流区，每根单向流道的两端分别通过汇流区连接第一气体进口或第一气体出口。

进一步地，所述汇流区内设有分流柱。

进一步地，所述第一气体进口和第一气体出口呈对角设置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型设计了由主流道和多根辅助流道组成的分流重构型流道，可以使气体流动稳定均匀，在整个流道上表面形成比较均匀稳定的反应气体浓度，有利于传质扩散。同时，本实用新型通过主流道和多根辅助流可以实现气体的分流与合流，由此对气流进行加速，有利于流道中的排水。

附图说明

图1为金属极板的结构示意图。

图2为单向流道的结构示意图。

图3为流道工作原理压力示意图。

图4为流道工作原理矢量示意图。

图5为流道工作原理流线示意图。

附图说明：1-第一流道区域，11-单向流道，11a-主流道，11b-辅助流道，2-第一气体进口，3-第二气体进口，4-冷却液进口，5-第一气体出口，6-第二气体出口， 7-冷却液出口，8-汇流区，9-分流柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供了一种分流重构型燃料电池双极板，包括层叠设置的两块金属极板。两块金属极板的结构相同，均为正面设有第一流道区域1，背面设有第二流道区域，两块金属极板的反面相对重合使第二流道区域重合形成冷却液流道。如图1 所示，一块金属极板的第一流道区域1为阳极流道区域，另一块金属极板的第一流道区域1为阴极流道区域。每块金属极板的上端设有第一气体进口2、第二气体进口3和冷却液进口4，第一气体进口2即燃料气体进口位于最左端，第二气体进口 3即空气进口位于最右端，冷却液进口4位于中间。金属极板的下端设有第一气体出口5、第二气体出口6和冷却液出口7，第一气体出口5即燃料气体出口位于最右端，第二气体出口6即空气出口位于最左端，冷却液出口7位于中间。在第一流道区域1的两端还设有汇流区8，每根单向流道11的两端分别通过汇流区8连接第一气体进口2或第一气体出口5。汇流区8内设有分流柱9，用于扩散和汇流气体。

如图2所示，第一流道区域1包括多排平行设置的单向流道11，其中每根单向流道11包括一根主流道11a和多根辅助流道11b。主流道11a的两端连接汇流区 8，并且主流道11a为波浪折线结构，弯折角的范围为一般90～120度，优选120 度。辅助流道11b可以为半圆型或弓型，优选半圆型。每根辅助流道11b的一端连接主流道11a的弯折角，另一端连接该弯折角后端的弯折段的中间。每根辅助流道的长度为4～8mm，优选6mm。弯折角可以和辅助流道11b的连接处相切，提高气体经过的稳定性。

本实施例中的单向流道11原理如图3所示，气体从左侧流入，先经过分流再合流，会产生压力变化即压力关系有P1>P2>P3。图4和图5中，由于分流合流产生扰动，增加了压降，产生二次流，一方面增加了气体动量，另一方面能量通过涡耗散。这有利于气体的对流扩散传质。由于结构的特性，分流和合流能够使气体快速通过，这有利于流道中的排水。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种分流重构型燃料电池双极板，包括层叠设置的两块金属极板，每块金属极板的一面设有第一流道区域(1)，另一面设有第二流道区域，两块金属极板相对重合使第二流道区域重合形成冷却液流道，其特征在于，所述第一流道区域(1)包括多排平行设置的单向流道(11)，其中每根单向流道(11)包括一根主流道(11a)和多根辅助流道(11b)，所述主流道(11a)为波浪折线结构，每根辅助流道(11b)的一端连接主流道(11a)的弯折角，另一端连接该弯折角气流出口方向弯折段的中间。

2.根据权利要求1所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，所述辅助流道(11b)为半圆型或弓型。

3.根据权利要求1所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，所述弯折角和辅助流道(11b)相切。

4.根据权利要求1所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，所述弯折角的范围为90～120度。

5.根据权利要求1所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，每根辅助流道(11b)的长度为4～8mm。

6.根据权利要求1所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，每块金属极板的一端设有第一气体进口(2)、第二气体进口(3)和冷却液进口(4)，在金属极板的另一端设有第一气体出口(5)、第二气体出口(6)和冷却液出口(7)，所述第一流道区域(1)的两端分别连接第一气体进口(2)和第一气体出口(5)。

7.根据权利要求6所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，每在第一流道区域(1)的两端设有汇流区(8)，每根单向流道(11)的两端分别通过汇流区(8)连接第一气体进口(2)或第一气体出口(5)。

8.根据权利要求7所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，所述汇流区(8)内设有分流柱(9)。

9.根据权利要求6所述的一种分流重构型燃料电池双极板，其特征在于，所述第一气体进口(2)和第一气体出口(5)呈对角设置。

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