一种燃料电池中的双极板流场结构及双极板.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110212214A(43)申请公布日2019.09.06(21)申请号201910569561.6(22)申请日2019.06.27(71)申请人安徽元隽氢能源研究所有限公司地址241100安徽省芜湖市湾沚镇罗福湖路1号(72)发明人隋升高冀万靖王成(74)专利代理机构合肥金安专利事务所(普通合伙企业)34114代理人徐伟(51)Int.Cl.H01M8/026(2016.01)H01M8/0265(2016.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种燃料电池中的双极板流场结构及双极板(57)摘要本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，公开了一种燃料电池中的双极板流场结构及双极板，流场结构包括若干间隔设置在基板上的流道脊，相邻流道脊之间形成流道，流道内包括若干间隔分布的光滑段和粗糙段，流道脊上设有脊部分配槽。包括上述流场结构的双极板包括基板，基板中间设有用于容纳所述流场结构的盲孔，基板两侧分别设有进气汇流管和出气汇流管，盲孔内在各流道脊的两端分别设有导向凸块，盲孔靠近进气汇流管和出气汇流管的侧壁上分别设有进气孔和出气孔。本发明在流道内设置粗糙段，并在流道脊上设置脊部分配槽，粗糙段可以加快气体湍动并破碎水滴，提高流场排水能力；脊部分配槽道有利于保持气体在整个流场分配均匀，避免出现流动死区。CN110212214ACN110212214A权利要求书1/1页1.一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，包括若干间隔设置在基板上的流道脊，所述相邻流道脊之间形成深度为H的流道，所述流道内包括若干间隔分布的光滑段和粗糙段，所述流道脊上设有脊部分配槽。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，所述脊部分配槽设置在流道脊上对应粗糙段的末端处，每间隔一个粗糙段设置一个脊部分配槽，相邻流道脊上的脊部分配槽交错设置。3.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，所述粗糙段的宽度与流道宽度相等，粗糙段的高度h0满足0.05H≥h0＞0.01H，粗糙段的长度L1满足50H≥L1＞10H，相邻的粗糙段之间的距离L2满足L2≥50H。4.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，从气体进口端到出口端，粗糙段的长度逐渐增大。5.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，从气体进口端到出口端，相邻的粗糙段之间的间距逐渐减小。6.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，所述脊部分配槽的高度与流道的深度相等，宽度h1满足1.5H≥h1≥H。7.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，所述脊部分配槽的一个侧壁设有折口，另一个侧壁设有与折口相对应的凸起，所述折口的两边与流道脊侧边之间的夹角α满足90°＞α＞45°。8.根据权利要求1所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，对于金属材质的基板，所述流道脊和流道采用冲压的方法制备，流道内的粗糙段采用喷砂、喷涂、气相沉积碳或金属氧化物或金属氮化物的方法获得。9.根据权利要求1所述的一种燃料电池中的双极板流场结构，其特征是，对于石墨材质的基板，所述流道脊和流道采用冲压或机械切削的方法制备，流道内的粗糙段采用刀具加工、气相沉积碳的方法获得。10.一种包括如权利要求1所述的流场结构的双极板，其特征是，包括基板，所述基板中间设有用于容纳所述流场结构的盲孔，基板两侧分别设有进气汇流管和出气汇流管，所述盲孔内在各流道脊的两端分别设有若干导向凸块，盲孔靠近进气汇流管和出气汇流管的侧壁上分别设有若干进气孔和出气孔。2CN110212214A说明书1/4页一种燃料电池中的双极板流场结构及双极板技术领域[0001]本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池中的双极板流场结构及双极板。背景技术[0002]作为一种零污染、高效率、将燃料的化学能直接转变为电能的发电装置，燃料电池已经被越来越多的应用于交通车辆、分布式电站、便携式电源等众多领域。[0003]质子交换膜燃料电池（PEMFC）的关键部件是膜电极和双极板，前者是发生电化学反应的场所，后者是收集电流和供给反应气体，排出未反应气体和反应产物。许多个双极板-膜电极-双极板重复堆叠，形成燃料电池电堆。作为关键部件之一的双极板，不仅占据燃料电池电堆重量的70%—80%，而且在燃料电池电堆的生产成本中也占据相当大的比例（>40%）。双极板流场的一个重要作用是引导反应气体流动，确保反应气体能够快速均匀的分配到电极扩散层，使其可以在催化层中发生电化学反应。如果流场设计不合理，会造成电极各处反应不均，引起电流密度分布不均，导致电池局部过热、积水等不良现象