CN221201220U - 用于氢能源电池线路板的流场极板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于氢能源电池线路板的流场极板，流场极板包括活性区、以及分别设于活性区两侧外的进气端和出气端，活性区具有反应区、以及设于反应区两侧且与反应区连通的分配区，反应区包括若干条平行设置且具有相同的深度波浪形的流道，相邻的两个流道之间形成脊，分配区的深度小于反应区的深度0.13至0.18mm。本实用新型通过增加反应区的深度，避免反应气在反应区的流速过快，导致反应不充分影响燃料电池电流密度；通过采用波浪形流场不但能够保证气体分布均匀，减小压力损失，提高反应区流场的排水能力，同时增大接触面积，提高极板的散热效率，从而提高燃料电池安全性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于氢能源电池线路板的流场极板。
背景技术
燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的电化学反应装置，具有能量转换效率高、零排放、无机械噪声等优点，在军事和民用领域备受青睐，极板是氢燃料电池的核心部件之一，主要起到分配反应气体、收集电流、排水、散热以及机械支撑等多种作用，对氢燃料电池性能具有决定作用。因此，极板的流场设计决定氢燃料电池的输出功率密度、工作可靠性和稳定性等核心性能指标。
极板工作时，氢气由位于一角的入口通过分配区流向反应区，因此分配区和反应区的结构布局将导致流体阻力的不同，反应气体流过分配区时的压力降低值也就不一致，不同压力的反应气体进入到反应区后，必然导致反应区的反应气体压力分布不均匀，从而影响燃料电池性能。
发明内容
为了克服上述缺陷，本实用新型提供的一种用于氢能源电池线路板的流场极板，依据流体阻力与流道横截面积、长度等的相关性，对分配区和反应区的进行不同的设置，降低流道内流体的流动阻力，从而解决气体分配区内流体压差较大的问题，最终达到提升氢燃料电池性能的目的。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于氢能源电池线路板的流场极板，所述流场极板包括活性区、以及分别设于所述活性区两侧外的进气端和出气端，所述进气端设有氢入口、空气入口和冷却液入口，所述出气端设有氢出口、空气出口和冷却液出口，所述活性区具有反应区、以及设于所述反应区两侧且与反应区连通的分配区，所述反应区包括若干条平行设置的波浪形的流道，相邻的两个流道之间形成脊，若干条所述流道具有相同的深度，所述分配区的深度小于所述反应区的深度0.12至0.18mm。
作为本实用新型的进一步改进，每条所述流道的长度和宽度相同。
作为本实用新型的进一步改进，所述分配区上设有多排椭圆形的分配岛，每个所述分配岛的凸面与氢气流入的方向相对。
作为本实用新型的进一步改进，所述分配区上分布的每排分配岛相互交错排列。
作为本实用新型的进一步改进，所述氢入口和冷却液入口分别位于空气入口的两侧，所述氢出口和冷却液出口分别位于空气出口的两侧；其中氢入口和氢出口，冷却液入口和冷却液出口两两呈对角分布。
作为本实用新型的进一步改进，所述分配区在靠近所述氢入口和氢出口的一侧分别设有氢气次入口和氢气次出口，所述氢气次入口和氢气次出口分别为由多个腰型通孔间隔排列而成。
作为本实用新型的进一步改进，所述流场极板上开设有与所述流道的深度一致的密封槽，且所述密封槽沿所述活性区、进气端和出气端的周边布置。
作为本实用新型的进一步改进，所述流场极板上的四个边角处分别设有定位孔。
本实用新型的有益效果是：通过增加反应区的深度，避免反应气在反应区的流速过快，导致反应不充分影响燃料电池电流密度；通过采用波浪形流场不但能够保证气体分布均匀，减小压力损失，提高反应区流场的排水能力，同时增大接触面积，提高极板的散热效率，从而提高燃料电池安全性和稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的A处的放大示意图；
图3为本实用新型的纵向局部剖视图。
结合附图，作以下说明：
1、流场极板；2、活性区；21、反应区；211、流道；212、脊；22、分配区；221、分配岛；222、氢气次入口；223、氢气次出口；224、腰型通孔；3、进气端；31、氢入口；32、空气入口；33、冷却液入口；4、出气端；41、氢出口；42、空气出口；43、冷却液出口；5、密封槽；6、定位孔。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的一个较佳实施例作详细说明。
参阅图1-3，本实用新型提供的一种用于氢能源电池线路板的流场极板的实施例，流场极板1包括活性区2、以及分别设于活性区2两侧外的进气端3和出气端4，其中，进气端3设有氢入口31、空气入口32和冷却液入口33，出气端4设有氢出口41、空气出口42和冷却液出口43，反应气体由进气端3进入活性区2进行反应，然后由出气端4流出。
其中，活性区2具有反应区21、以及设于反应区21两侧且与反应区21连通的分配区22，反应区21包括若干条平行设置的波浪形的流道211，相邻的两个流道211之间具有脊212，若干条流道211具有相同的深度，分配区22的深度小于反应区21的深度0.13至0.18mm。
具体的，流场极板1大致平坦并且具有正面和背面，以流场极板1的正面作为基准面，在反应区21上开设若干条均匀间隔且呈波浪形的沟槽，两个相邻的沟槽之间凸起形成脊212，沟槽部分形成流道211，在该实施例中若干条流道211形成波浪形气体反应流场。
参阅图3，流道211和分配区22的深度均以上述基准面为基准，优选两侧分配区22的深度小于反应区21的深度0.15mm，即进气端3的分配区和出气端4的分配区的深度由基准面向下深度为0.23mm，中间反应区21的深度由基准面向下深度为0.38mm，从而使两侧分配区22的深度与反应区21的深度差值H＝0.15mm，从而使氢气和空气在进入和离开反应区21时，在两侧的分配区22不会过多停留；另外氢入口31、空气入口32与氢出口41、空气出口42的压力差较大，因此通过增加反应区21的深度，避免反应气在反应区21的流速过快，导致反应不充分影响燃料电池的电流密度；另外波浪形流场不但能够保证气体分布均匀，减小压力损失，而且提高反应区流场的排水能力，从而提高燃料电池性能。
进一步的，每条流道211的长度相同，即若干条流道211具有相同的深度、长度以及宽度。
进一步的，分配区22上设有多排椭圆形的分配岛221，每个分配岛221的凸面与氢气流入的方向相对。分配区22上分布的每排分配岛221相互交错排列。氢入口31和冷却液入口33分别位于空气入口32的两侧，氢出口41和冷却液出口43分别位于空气出口42的两侧；其中，氢入口31和氢出口41，冷却液入口33和冷却液出口43两两呈对角分布。分配区22在靠近氢入口31和氢出口41的一侧分别设有氢气次入口222和氢气次出口223，氢气次入口222和氢气次出口223分别为由多个腰型通孔224间隔排列而成的一字型，且腰型通孔224穿透流场极板1的两面。
氢气的流通方向是：由进气端3的氢入口31进入的氢气，从流场极板1的水面穿过氢气次入口222，沿分配区22上的分配岛221进入反应区21，每排分配岛221是互相交错排列的，从前一排分配岛221间的流道流入的空气是迎着下一排分配岛221的凸面流入的，这样，氢气在进入反应区21时会被多次分配而达到平衡，并经靠近出气端4的分配区22汇集后进入氢气次出口223，通过流场极板1的水面由氢出口41流出。
其中，氢气在进入分配区22时撞击于分配岛221的凸面上被有效分散，从而保证进入反应区21的气体被多次重新分配达到平衡。
进一步的，流场极板1上开设有与流道211的深度一致的密封槽5，利于密封槽5和流道211的同时加工，减少加工工序；另外密封槽5沿活性区2、进气端3和出气端4的周边布置使空气、氢气和冷却液之间利用密封槽5进行隔离，从而保证燃料电池实用的稳定性和安全性。
进一步的，流场极板1上的四个边角处分别设有定位孔6，便于流场极板1的对位安装，提高安装的质量。另外，流场极板1采用轴对称结构，两片流场极板1中的一片通过旋转后可另一片组合在一起，两片流场极板1分别作为阳极、阴极，可以形成双极板，可以降低极板制造成本。
综上所述，本实用新型提供的用于氢能源电池线路板的流场极板，通过增加反应区的深度，避免反应气在反应区的流速过快，导致反应不充分影响燃料电池电流密度；通过采用波浪形流场不但能够保证气体分布均匀，减小压力损失，同时增大接触面积，提高极板的散热效率，从而提高燃料电池安全性和稳定性。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种用于氢能源电池线路板的流场极板，所述流场极板(1)包括活性区(2)、以及分别设于所述活性区(2)两侧外的进气端(3)和出气端(4)，所述进气端(3)设有氢入口(31)、空气入口(32)和冷却液入口(33)，所述出气端(4)设有氢出口(41)、空气出口(42)和冷却液出口(43)，其特征在于：所述活性区(2)具有反应区(21)、以及设于所述反应区(21)两侧且与反应区(21)连通的分配区(22)，所述反应区(21)包括若干条平行设置的波浪形的流道(211)，相邻的两个流道(211)之间形成脊(212)，若干条所述流道(211)具有相同的深度，所述分配区(22)的深度小于所述反应区(21)的深度0.12至0.18mm。
2.根据权利要求1所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：每条所述流道(211)的长度和宽度相同。
3.根据权利要求1所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：所述分配区(22)上设有多排椭圆形的分配岛(221)，每个所述分配岛(221)的凸面与氢气流入的方向相对。
4.根据权利要求3所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：所述分配区(22)上分布的每排分配岛(221)相互交错排列。
5.根据权利要求1所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：所述氢入口(31)和冷却液入口(33)分别位于空气入口(32)的两侧，所述氢出口(41)和冷却液出口(43)分别位于空气出口(42)的两侧；其中氢入口(31)和氢出口(41)，冷却液入口(33)和冷却液出口(43)两两呈对角分布。
6.根据权利要求5所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：所述分配区(22)在靠近所述氢入口(31)和氢出口(41)的一侧分别设有氢气次入口(222)和氢气次出口(223)，所述氢气次入口(222)和氢气次出口(223)分别为由多个腰型通孔(224)间隔排列而成。
7.根据权利要求1所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：所述流场极板(1)上开设有与所述流道(211)的深度一致的密封槽(5)，且所述密封槽(5)沿所述活性区(2)、进气端(3)和出气端(4)的周边布置。
8.根据权利要求1所述的用于氢能源电池线路板的流场极板，其特征在于：所述流场极板(1)上的四个边角处分别设有定位孔(6)。
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