CN220796808U - 一种燃料电池极板流道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池极板流道结构，适用于燃料电池极板，包括极板本体，所述极板本体的侧面上设置有多个线型流道，每个所述线型流道相互平行设置；每个所述线型流道均包括依次连接的第一端口、流道本体和第二端口；所述流道本体上设置有至少一个变径部，所述变径部与所述流道本体连通设置，且所述变径部的横截面面积小于所述流道本体的横截面面积。本实用新型通过在流道本体上设置至少一个变径部，并使变径部的横截面面积小于流道本体的横截面面积，从而在变径部处提高了压力差，进而有效提高了变径部的气体流速，有效促进流道的排水。本申请的结构简单美观、能耗较低，经济实用，可加工性好，可以应用于燃料电池系统中进行使用。

Description

一种燃料电池极板流道结构

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池极板流道结构。

背景技术

燃料电池是一种高效率、高比能量、低污染的能源，受到人们越来越多的关注。极板是燃料电池的重要组成部分，极板表面的流道起着分布反应气、收集电流、机械支持、水热管理以及分隔阴阳极气体的重要作用，合理的极板流道设计可以使电极各处均能获得充足的反应气并及时排出生成的水，从而保证燃料电池具有较好的性能和稳定性。

目前，直线平行流道是最常见的流道，但是，传统直线平行流道存在不足：由于直线平行流道的压降较小，整体流速降低，反应产生的水不能及时排出，容易造成流道局部堵水的现象；另外，反应气体在直线平行流道中的停留时间短，气体利用率低；而且，各流道中气体的流动和反应情况具有较大差别，例如阴极出口氧气严重不足，会对电堆的整体性能造成扰动，容易出现电池性能不稳定的情况。

实用新型内容

基于此，本实用新型实施例提供一种燃料电池极板流道结构，旨在解决现有的反应气体在直流道流场中存留时间短，气体利用率低，气体流速相对较低，产生的水不能及时排出，容易造成堵水等问题。本实用新型结构简单，通过在平行直流道上设置局部变径设计，可以有效调控整体极板流道的压降，使产生的水及时排出，有效避免局部水淹，从而提高燃料电池的整体使用性能。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种燃料电池极板流道结构，适用于燃料电池极板，包括极板本体，所述极板本体的侧面上设置有多个线型流道，每个所述线型流道相互平行设置；

每个所述线型流道均包括依次连接的第一端口、流道本体和第二端口；所述流道本体上设置有至少一个变径部，所述变径部与所述流道本体连通设置，且所述变径部的横截面面积小于所述流道本体的横截面面积。

在本申请实施例中，通过在流道本体上设置变径部，使变径部的横截面面积小于流道本体的横截面面积，从而在变径部处提高了压力差，进而有效提高了变径部的气体流速，有效促进流道的排水。变径部的设置数量和设置位置可以根据实际使用的需要进行设置，从而可自由调控整体极板流道的压降，进而避免极板局部水淹，有效提高燃料电池整体使用性能。

作为优选的实施方式，所述变径部的底面与所述流道本体的脊形成的夹角的度数为5°～95°。

通过上述形成的夹角并控制夹角的度数，在低电密下，当反应气体的流量以及流速较小时，夹角容易吸附小液滴，避免小液滴靠近GDL层而堵塞流道，进而引起水淹；在大电密下或者当小液滴成长为大水珠，由于流道横截面缩小，流速增大，有利于将水泵出，从而避免水淹现象。

作为优选的实施方式，所述变径部的底面与所述流道本体的脊形成的夹角的度数为15°～45°。

作为优选的实施方式，所述变径部包括一体成型的第一小径端、大径端和第二小径端，所述大径端设置于所述第一小径端和所述第二小径端之间，所述第一小径端、所述第二小径端分别与所述流道本体连接。

作为优选的实施方式，自所述第一小径端至所述大径端方向，或自所述第二小径端至所述大径端方向，所述变径部的横截面面积逐渐递增。

作为优选的实施方式，所述变径部呈拱桥形设置。

作为优选的实施方式，所述变径部与所述流道本体一体成型设置。

作为优选的实施方式，相邻的所述线型流道的所述变径部交错设置。

作为优选的实施方式，所述第一端口、所述流道本体和所述第二端口一体成型设置。

本实用新型通过在流道本体上设置至少一个变径部，并使变径部的横截面面积小于流道本体的横截面面积，从而在变径部处提高了压力差，进而有效提高了变径部的气体流速，有效促进流道的排水。本申请的结构简单美观、能耗较低，经济实用，可加工性好，可以应用于燃料电池系统中进行使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的燃料电池极板流道结构的整体结构示意图；

图2为图1在A处的局部结构放大示意图；

图3为图1在B处的局部结构放大示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

具体的，如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供一种燃料电池极板流道结构，适用于燃料电池极板，包括极板本体10，所述极板本体10的侧面上设置有多个线型流道11，每个所述线型流道11相互平行设置；

每个所述线型流道11均包括依次连接的第一端口111、流道本体112和第二端口113；所述流道本体112上设置有至少一个变径部20，所述变径部20与所述流道本体112连通设置，且所述变径部20的横截面面积小于所述流道本体112的横截面面积。

在本申请实施例中，通过在流道本体112上设置变径部20，使变径部20的横截面面积小于流道本体112的横截面面积，从而在变径部20处提高了压力差，进而有效提高了变径部20的气体流速，有效促进流道的排水。

变径部20的设置数量和设置位置可以根据实际使用的需要进行设置，从而可自由调控整体极板流道的压降，进而避免极板局部水淹，有效提高燃料电池整体使用性能。具体的，在本实施例中，处于同一水平线上的变径部20间隔两个流道设置。可以理解的是，在其他实施例中，处于同一水平线上的变径部20也可以间隔一个流道或者三个流道甚至间隔更多个流道进行设置。

作为优选的实施方式，所述变径部20的底面与所述流道本体112的脊形成的夹角的度数为5°～95°。即，以变径部20的底面为底，流道本体112的脊与该底形成的夹角的度数为5°～95°。夹角的度数可以根据实际使用的需要进行设置，可以设置为5°，或者设置为10°，或者设置为15°，或者设置为35°，或者设置为60°，或者设置为95°等等。

对于同一块极板本体来说，其所有流道本体上设置的变径部的上述夹角的度数一般设置为相同的度数，这样能够保证极板的整体气体流速的一致性，有效促进流道的排水，保证极板性能的整体一致性。

通过上述形成的夹角并控制夹角的度数，在低电密下，当反应气体的流量以及流速较小时，夹角容易吸附小液滴，避免小液滴靠近GDL层而堵塞流道，进而引起水淹；在大电密下或者当小液滴成长为大水珠，由于流道横截面缩小，流速增大，有利于将水泵出，从而避免水淹现象。

作为优选的实施方式，所述变径部20的底面与所述流道本体112的脊形成的夹角的度数为15°～45°。

作为优选的实施方式，所述变径部20包括一体成型的第一小径端21、大径端22和第二小径端23，所述大径端22设置于所述第一小径端21和所述第二小径端23之间，所述第一小径端21、所述第二小径端23分别与所述流道本体112连接。

作为优选的实施方式，自所述第一小径端21至所述大径端22方向，或自所述第二小径端23至所述大径端22方向，所述变径部20的横截面面积逐渐递增。

作为优选的实施方式，所述变径部20呈拱桥形设置。

作为优选的实施方式，所述变径部20与所述流道本体112一体成型设置。

作为优选的实施方式，相邻的所述线型流道11的所述变径部20交错设置。这样，能够很好的平行极板的整体气体流速，有效促进流道的排水，保证极板的整体一致性。

作为优选的实施方式，所述第一端口111、所述流道本体112和所述第二端口113一体成型设置。

本实用新型通过在流道本体上设置至少一个变径部，并使变径部的横截面面积小于流道本体的横截面面积，从而在变径部处提高了压力差，进而有效提高了变径部的气体流速，有效促进流道的排水。本申请的结构简单美观、能耗较低，经济实用，可加工性好，可以应用于燃料电池系统中进行使用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种燃料电池极板流道结构，其特征在于，适用于燃料电池极板，包括极板本体，所述极板本体的侧面上设置有多个线型流道，每个所述线型流道相互平行设置；

每个所述线型流道均包括依次连接的第一端口、流道本体和第二端口；所述流道本体上设置有至少一个变径部，所述变径部与所述流道本体连通设置，且所述变径部的横截面面积小于所述流道本体的横截面面积；所述变径部的底面与所述流道本体的脊形成的夹角的度数为5°～95°；

所述变径部包括一体成型的第一小径端、大径端和第二小径端，所述大径端设置于所述第一小径端和所述第二小径端之间，所述第一小径端、所述第二小径端分别与所述流道本体连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池极板流道结构，其特征在于，所述变径部的底面与所述流道本体的脊形成的夹角的度数为15°～45°。

3.根据权利要求1所述的燃料电池极板流道结构，其特征在于，自所述第一小径端至所述大径端方向，或自所述第二小径端至所述大径端方向，所述变径部的横截面面积逐渐递增。

4.根据权利要求1所述的燃料电池极板流道结构，其特征在于，所述变径部呈拱桥形设置。

5.根据权利要求1所述的燃料电池极板流道结构，其特征在于，所述变径部与所述流道本体一体成型设置。

6.根据权利要求1所述的燃料电池极板流道结构，其特征在于，相邻的所述线型流道的所述变径部交错设置。

7.根据权利要求1所述的燃料电池极板流道结构，其特征在于，所述第一端口、所述流道本体和所述第二端口一体成型设置。