CN204333116U - 一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，包括定位销孔、密封槽、流道进口、双极板本体、流道出口和螺旋形流道，定位销孔、密封槽、流道进口、流道出口和螺旋形流道均加工于双极板本体上，密封槽用于放置密封圈以防止工作流体外泄，其特征在于：所述的流道为螺旋形，流道宽度小于流道各层间距宽度，流道进口和流道出口关于流道的中心对称分布。本实用新型以螺旋形流道代替传统的流道形式，使得燃料电池中反应区面积增大，提高反应气体的利用率，增大了电池的排水功能，并使得电池输出性能的稳定性得到提高。

Description

一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其是一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想电源。双极板是PEMFC的重要部件，其两面都有加工出的流道，起着分布反应气、收集电流、机械支撑、水热管理以及分隔阴阳两极反应气的重要作用。实际上，燃料电池堆的设计很大程度上就是双极板的设计，而双极板流道设计的合理性很大程度上决定了燃料电池的性能。
传统的双极板流道有平行流道、蛇形流道、网状流道等形式，这几种流道形式具有各自的优缺点：平行流道具有流动阻力小的优点，但是容易造成部分电极水淹的情况；蛇形流道具有很大的灵活性，但是反应气压降过大；网状流道中流体分布均匀，但是排水能力较差。
经文献检索，授权公开号：CN2819488Y，名称为质子交换膜燃料电池非对称交错流道双极板。该实用新型提供了一种质子交换膜燃料电池非对称交错流道双极板，包括定位销孔、一组出口流道、一组进口流道、密封槽均加工在双极板上，其特征在于，进口流道的宽度大于出口流道的宽度。该实用新型的优点是燃料电池的放电电压有提高，在相同放电电压下燃料电池能提供的最大电流密度显著提高，还使得燃料电池的最大输出功率密度得以提高。但该实用新型中，流道形式为平行流道，由于流道数目多，气流流速一般不大，容易造成部分电极水淹的情况。
发明内容
本实用新型的目的是，克服现有技术存在的缺陷，有效的解决现有双极板反应气分布不均、排水功能底等问题，提供一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，包括定位销孔、密封槽、流道进口、双极板本体、流道出口和螺旋形流道，定位销孔、密封槽、流道进口、流道出口和螺旋形流道均加工于双极板本体上，密封槽用于放置密封圈以防止工作流体外泄，其特征在于：所述的流道为螺旋形，流道宽度小于流道各层间距宽度，流道进口和流道出口关于螺旋形流道的中心对称分布。
优选的是，所述的螺旋形流道形状为螺旋形，流道结构中包含顺时针螺旋和逆时针螺旋结构。
优选的是，所述的螺旋形流道宽度小于螺旋形流道各层之间的间距宽度。
优选的是，所述的流道进口和流道出口关于螺旋形流道的中心呈对称形式分布。
本实用新型的优点在于：
(1)燃料电池中反应区面积增大，提高反应气体的利用率。
(2)有很强的排水功能，不易堵塞流道。
(3)反应气与水浓度在整个流道上更平均分布，提高了电池输出性能的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中，1-定位销孔、2-密封槽、3-流道进口、4-双极板本体、5-流道出口、6-螺旋形流道。
具体实施方式
结合说明书附图，进一步说明本实用新型的具体实施过程。
如图1所示，一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，包括定位销孔1、密封槽2、流道进口3、双极板本体4、流道出口5和螺旋形流道6，定位销孔1、密封槽2、流道进口3、流道出口5和螺旋形流道6均加工于双极板本体4上，密封槽2用于放置密封圈以防止工作流体外泄，流道形式为螺旋形，流道宽度小于流道各层之间的间距，流道进口3为燃料及氧化剂气体的进口位置，流道出口5为冷却流体(通常是水)及尾气的出口位置，二者关于螺旋形流道6的中心对称分布。
反应气体从燃料及氧化剂气体的进口位置流道进口3按顺时针方向进入螺旋形流道6，经过反应和消耗后的尾气按逆时针方向从冷却流体及尾气的出口位置流道出口5排出双极板外，流道各层内的流体相对逆向流动。整个反应过程均匀进行，提高了反应气体的利用率及电池输出的稳定性，并降低了发生水淹的可能性。

Claims (4)

1.一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，包括定位销孔(1)、密封槽(2)、流道进口(3)、双极板本体(4)、流道出口(5)和螺旋形流道(6)，定位销孔(1)、密封槽(2)、流道进口(3)、流道出口(5)和螺旋形流道(6)均加工于双极板本体(4)上，密封槽(2)用于放置密封圈以防止工作流体外泄，其特征在于：所述的流道为螺旋形，流道宽度小于流道各层间距宽度，流道进口(3)和流道出口(5)关于螺旋形流道(6)的中心对称分布。
2.如权利要求1所述的一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于：所述的螺旋形流道(6)形状为螺旋形，流道结构中包含顺时针螺旋和逆时针螺旋结构。
3.如权利要求1所述的一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于：所述的螺旋形流道(6)宽度小于螺旋形流道(6)各层之间的间距宽度。
4.如权利要求1所述的一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于：所述的流道进口(3)和流道出口(5)关于螺旋形流道(6)的中心呈对称形式分布。
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