一种燃料电池流场板及燃料电池.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CN112086658A(43)申请公布日2020.12.15(21)申请号202010982379.6(22)申请日2020.09.17(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人侯俊波章俊良高骞柯长春(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.H01M8/0258(2016.01)H01M8/026(2016.01)H01M8/0263(2016.01)H01M8/0206(2016.01)H01M8/0213(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流场板及燃料电池(57)摘要本发明提供了一种燃料电池流场板及燃料电池，涉及燃料电池领域，主要适用于氢‑空气燃料电池及氢氧燃料电池。该流场板包括：进气口、出气口、流道、脊、流道底部的凹槽和凸台，所述凹槽和凸台沿流道方向分布在流道沟的底部，并分别位于两个极板。所述流场板通过在两个极板流道底部的壁面分别设置凹槽和凸台，当燃料电池装配时，凹槽和凸台相互啮合，使两个极板无法发生相对移动。并且流道内的凹槽和凸台结构将液滴与流道壁的交界面进行分割，减小了二者的有效接触面积，抑制液态水形成连续的水膜，有利于液态水的排出，缓解“水淹”现象的发生。同时凹槽和凸台结构的存在还加强了气流扰动，增加了对流换热面积，提高了流场的传质和换热能力。CN112086658ACN112086658A权利要求书1/1页1.一种燃料电池流场板，其特征在于，包括流场板、进气口、出气口、流道以及流道脊，其中：流道和流道脊均设置在流场板上；流体从进气口进入流道，并从出气口流出；流道沟底部设置有凹槽和凸台，凹槽和凸台分别位于两个极板上。2.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，凹槽和凸台位于流道沟底部的中间位置，凹槽或凸台的长度与流道长度相当。3.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述流道呈平行流道、蛇形流道、折形流道、S形流道或者交指形流道。4.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，凹槽或凸台沿流道宽度方向上的截面形状包括矩形、梯形、三角形、半圆形或半椭圆形。5.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述流道沿流道宽度方向的截面形状包括梯形、矩形或半圆形。6.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，所述流场板包括石墨板或者金属板。7.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，流道和流道脊交错分布设置。8.根据权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征在于，凹槽和凸台沿流道方向连续分布。9.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的燃料电池流场板。10.根据权利要求9所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括氢-空气燃料电池或者氢氧燃料电池。2CN112086658A说明书1/4页一种燃料电池流场板及燃料电池技术领域[0001]本发明涉及燃料电池领域，具体地，涉及一种燃料电池流场板及燃料电池。背景技术[0002]氢-空气燃料电池是一种具有前景的新型发电装置，它以氢气做还原剂，氧气做氧化剂，通过化学反应实现化学能向电能的直接转化。燃料电池不需要遵循卡诺循环热效率的限制，可以达到很高的理论效率。此外，燃料电池还具有噪音小、绿色环保、工作温度低、启动快等优点。因此氢-空气燃料电池受到了广泛关注。燃料电池的水管理问题一直是燃料电池性能优化中的重点问题，当电堆在较大的电流密度下工作时容易出现“水淹”问题，阻碍反应气到达活性位点，从而使燃料电池性能大大下降。双极板是燃料电池的核心部件之一，现有双极板在使用时都是通过多个螺栓进行固定，不方便使用者使用，在使用的时候也容易出现螺栓丢失的现象，安装效率低，给使用带来影响。双极板上的流道可以将反应物气体均匀分配到电极的反应层进行化学反应，同时还要将燃料电池中过量的水排出，防止发生“水淹”，将流道、气体扩散层或催化层淹没，影响反应的进行。双极板的流道形式决定着流道内气体的流动状态，从而影响着反应物在电极各处的均匀分配。因此合理的流道结构可以辅助螺栓进行固定，同时还可以改善氢-空气燃料电池的水管理问题，保证化学反应的高效进行，使氢-空气燃料电池装置具有稳定高效的输出。[0003]常见的燃料电池流道有平行流道、蛇形流道、交指型流道、点状流道和网状流道等。平行流道的压力损失虽然较小，但是容易造成气体分布不均；蛇形流道虽然具有较强的排水能力，但是其流道过长，造成反应气体压降过大，在流道后段容易出现反应气体供应不足和“水淹”现象。交指型流道由于流道不连续，气体被强制通到气体扩散层，提高了气体的利用率，但流体分布不均匀，压降较大。点状流道存在容易短