CN2893939Y - 一种质子交换膜燃料电池流场结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池的流场结构，具体地说是一种质子交换膜燃料电池流场结构，流场面沿其横向或纵向平均分成n等份，n≥2，每份上的流场由一条折回的螺旋型流道组成。各流道长度相同，气体阻力均匀。流道的进口段与出口段相邻，反应生成的水在水含量不同的相邻流道之间，只有一条脊的距离间隔，电池的进出口部分都有一定湿度的气体通过，整个流场各部分的湿度均匀化，具有自增湿作用。由于流道的折回，温度和气体浓度和气体湿度在整个流场平面得到均衡，有利于提高电池的性能和电池运行的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池的流场结构，具体地说是一种质子交换膜燃料电池流场结构，特别适合氢质子膜燃料电池的自增湿设计。
背景技术
质子膜燃料电池组包括多个电池单体，每个电池单体由燃料气体流场和氧化剂气体流场中间夹有MEA组成。气体流场有气体进入口、气体分配槽、中间的气体通道、气体收集槽和气体出口组成。气体通道输送反应所需的气体，如氢气和氧气等，并排出剩余气体(过量反应气体和不反应气体)以及排出反应产物液态水。
燃料电池在工作时，必须有适当的温度和湿度条件，才能够正常工作。其中的湿度调节主要有流场外的外增湿和流场内的自增湿。
在传统的流场结构设计中，一般为气体进口在一端，而气体的出口在另一端，气体入口的湿度一般要远低于出口的湿度，流场上临近沟槽的气体湿度基本一致。电池入口气体湿度相对较低，导致质子交换膜较干，电阻增大，且容易导致膜破损；电池出口部分由于电池生成水的积累，液态水较多容易导致电池水淹，影响电池性能。因此电池需要进行一定程度的增湿和降低气体利用率排出过多的液态水。
即使是蛇型流道，相邻沟槽的湿度差别也是很小，湿度的传递动力小，因此，各种流场内的自增湿能力比较小。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种自增湿的流场结构，使反应气体在流场内自增湿，各气体流道内各处的湿度均匀，各气体流道的长度和阻力一致。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种质子交换膜燃料电池流场结构，包括反应气体的进口和出口，流场面沿其横向或纵向平均分成n等份，n≥2，每份上的流场由一条折回的螺旋型流道组成。每条气体通道的平面结构是螺旋型，并且具有相同的有效长度和螺旋圈数，相邻两条气体流道分别为进气流道和出气流道。
气体通过进口进入流场流道或通过流场流道流出时，在流场两侧设有一个或一个以上气体分配导流槽，每个导流槽连接一个或一个以上的气体流道。
当流场每一侧的气体分配导流槽只有一条时，该导流槽连接所有的气体流道；
当流场每侧都设有一个以上气体分配导流槽时，在每条气体分配导流槽连接一条或一个以上气体流道，每条连接相同数量的气体流道，连接数量为1至5条，其截面积介于单个气体流道截面积的1至3倍。
本实用新型具有如下优点：
1.提高了电池运行的稳定性。本实用新型是在该燃料电池双极板表面形成多条折回的螺旋型流道，各流道长度相同，气体阻力均匀。流道的进入段与离开段相邻，反应生成的水在水含量不同的相邻流道之间，只通过一条脊就可以扩散，整个流场的湿度均匀化，具有自增湿作用；电池的入口端和出口端都有一定湿度的反应气流通，提高了电池入口处的反应气的湿度，同时降低电池出口液态水的含量，提高了电池的性能和运行的稳定性。
2.提高了电池的性能。本实用新型各流道长度相同，气体阻力均匀。由于流道的折回，湿度和气体浓度和气体湿度在整个流场平面得到均衡，有利于提高电池的性能和电池运行的稳定性。
3.实现反应气体在流场内的自增湿，降低入口段发生膜的被吹干和出口段的水淹发生。本实用新型流道的进口段与出口段相邻，反应生成的水在水含量不同的相邻流道之间，只有一条脊的距离间隔，电池的进出口部分都有一定湿度的气体通过，整个流场各部分的湿度均匀化，具有自增湿作用。在MEA两侧的流场对应位置，燃料和氧化剂逆流方向操作时，具有燃料的进入段与氧化剂的离开段对应，氧化剂的进入段与的燃料离开段对应。在流场平面，将湿度比较高的出口段，设计在与湿度比较低的入口段相邻，使最大湿度的流场段与湿度最小的流场入口段直接相邻，提供最大的湿度传递动力，实现反应气体在流场内的自增湿，降低入口段发生膜的被吹干和出口段的水淹发生。
总之，本实用新型气体分布均匀，阻力一致，在不增加体积和重量的前提下，在流场内具有均匀分布生成水的作用，利用自身生成水来实现反应气体的自增湿，温度和气体浓度在整个流场平面得到均衡，提高电池的反应性能，减低对反应气体的辅助增湿，能够减少流场内水淹故障的发生。
附图说明
图1为本实用新型气体进口与多条流道直接连接的结构示意图；
图2为本实用新型具有一条导流槽，该导流槽连接全部的流道的结构示意图；
图3为本实用新型具有多条导流槽，每条导流槽连接多条流道的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种质子交换膜燃料电池流场结构，包括反应气体的进口1和出口2，流场面沿其纵向平均分成n等份，n＝3，每份上的流场由一条折回的螺旋型流道3组成；每份上的每条气体通道的平面结构是螺旋型，并且具有相同的有效长度(即各流道长度相同，其气体阻力均匀)和螺旋圈数，相邻两条气体流道3分别为进气流道和出气流道。
本实用新型采用多通道折回的螺旋型流道供应反应气体，反应气在流场各处湿度得到均匀，有效提高电池性能和电池运行的稳定性。
实施例2
如图2所示，一种质子交换膜燃料电池流场结构，包括反应气体的进口1和出口2，流场面沿其纵向平均分成n等份，n＝3，每份上的流场由一条折回的螺旋型流道3组成；每份上的每条气体通道的平面结构是螺旋型，并且具有相同的有效长度和螺旋圈数，相邻两条气体流道3分别为进气流道和出气流道。
气体通过进口1进入流场流道3或通过流场流道3流出时，在流场两侧设有一个气体分配导流槽4，该导流槽连接所有的气体流道，即导流槽4连接3个气体流道。
实施例3
如图3所示，一种质子交换膜然料电池流场结构，包括反应气体的进口1和出口2，流场面沿其纵向平均分成n等份，n＝4，每份上的流场由一条折回的螺旋型流道3组成；每份上的每条气体通道的平面结构是螺旋型，并且具有相同的有效长度和螺旋圈数，相邻两条气体流道3分别为进气流道和出气流道。
流场每侧都设有2个气体分配导流槽，在每条气体分配导流槽连接2条气体流道，其截面积介于单个气体流道截面积的2倍。
Claims (4)
1.一种质子交换膜燃料电池流场结构，包括反应气体的进口和出口，其特征在于：流场面沿其横向或纵向平均分成n等份，n≥2，每份上的流场由一条折回的螺旋型流道组成。
2.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于：气体通过进口进入流场流道或通过流场流道流出时，在流场两侧设有一个或一个以上气体分配导流槽，每个导流槽连接一个或一个以上的气体流道。
3.根据权利要求2所述的流场结构，其特征在于：
当流场每一侧的气体分配导流槽只有一条时，该导流槽连接所有的气体流道；
当流场每侧都设有一个以上气体分配导流槽时，在每条气体分配导流槽连接一条或一个以上气体流道，每条连接相同数量的气体流道，连接数量为1至5条，其截面积介于单个气体流道截面积的1至3倍。
4.根据权利要求1所述的流场结构，其特征在于：每份上的流道长度相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2006200903625U CN2893939Y (zh) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | 一种质子交换膜燃料电池流场结构 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2006200903625U CN2893939Y (zh) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | 一种质子交换膜燃料电池流场结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2893939Y true CN2893939Y (zh) | 2007-04-25 |
Family
ID=38062091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU2006200903625U Expired - Lifetime CN2893939Y (zh) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | 一种质子交换膜燃料电池流场结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2893939Y (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107658480A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-02-02 | 上海交通大学 | 一种温湿度均匀性增强的燃料电池单电池及电堆 |
| CN108736038A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 徐煜 | 一种用于氢燃料电池的电极板 |
| CN109921080A (zh) * | 2017-12-12 | 2019-06-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池或氧化还原液流电池极板的流场结构 |
| CN116454309A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-18 | 华中科技大学 | 一种用于固体氧化物燃料电池的连接体 |
-
2006
- 2006-04-12 CN CNU2006200903625U patent/CN2893939Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108736038A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 徐煜 | 一种用于氢燃料电池的电极板 |
| CN107658480A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-02-02 | 上海交通大学 | 一种温湿度均匀性增强的燃料电池单电池及电堆 |
| CN109921080A (zh) * | 2017-12-12 | 2019-06-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池或氧化还原液流电池极板的流场结构 |
| CN116454309A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-18 | 华中科技大学 | 一种用于固体氧化物燃料电池的连接体 |
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