CN206194865U - 一种网结构流场的燃料电池双极板 - Google Patents

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徐书根
王冲
黄生军
张元�
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Abstract

本实用新型涉及一种网结构流场的燃料电池双极板，包括流道入口、密封环、双极板材、定位销孔、流场区、环形流道、径向流道和流道出口。其网结构流场呈左右对称结构，由径向流道和环形流道构成，排列紧凑均匀，充分利用反应区域，可以改善反应燃料与液态水在流道内的流动状态，克服普通蛇形流道压降大的缺点。本实用新型采用网结构流场，使反应燃料充分地进行电化学反应产能，既提高了氢氧燃料的反应效率，又增加了燃料电池的稳定性，且结构合理而紧凑，操作安全。

Description

一种网结构流场的燃料电池双极板
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其是一种网结构流场的燃料电池双极板。
背景技术
燃料电池作为一种可以直接将燃料中的化学能转化为电能的绿色装置，具有高效率、高比能量和低污染等优点，被认为是未来代替化石能源的重要新型能源之一。其中，双极板是燃料电池中至关重要的部件之一，起到收集电流、气体燃料分配、水热管理和强度支撑等作用。实际上，燃料电池的产能效率很大程度上取决于双极板流道的结构。优质的流道结构可以改善反应物和生成物的流动状态，使电极各处都能及时得到反应物，并且能及时排除冷却水，提高燃料电池的发电效率。
常见的燃料电池双极板流场有平行流场、蛇型流场和交指型流场。平行流场虽然压降较低，但容易出现流道中燃料分布不均匀的现象，从而引起冷却水堆积的问题。蛇形流场具有排水能力强的优点，但压降较大。交指型流场可以促进燃料在流道中的强制对流，但是会因压降不足导致液态水在流道始端滞留问题。
经文献检索，授权公开号：CN204333116U，名称为一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板。该实用新型提供了一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板，其流道为螺旋形，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。该实用新型的优点是反应气与水浓度在整个流道上平均分布，提高了电池输出性能的稳定性。但该实用新型中，由于流体在流道中单道流动，压降较大，导致流速过快，氢氧燃料反应不充分。
发明内容
本实用新型的目的是，克服现有技术存在的缺陷，有效的解决双极板流道压降较大，燃料分布不均匀等问题，提供一种网结构流场的燃料电池双极板。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种网结构流场的燃料电池双极板，包括流道入口、密封环、双极板材、定位销孔、流场区、环形流道、径向流道和流道出口。流道入口、密封环、定位销孔、流场区、环形流道、径向流道和流道出口均加工在双极板材上。定位销孔位于双极板材的四个角上。流道入口、环形流道、径向流道和流道出口均加工在流场区，流场区被密封环包围住，其特征在于：网结构流道由环形流道和径向流道交错连接组成，呈左右对称排列。
优选的是，所述的网结构流道由环形流道和径向流道组成，呈左右对称排列，且均匀排列满流场区。
优选的是，所述的网结构流道中，环形流道由径向流道交错连接。
优选的是，所述的流道由流道入口引入至流场区中心区域，由内向外延伸，由流道出口引出。
本实用新型的优点在于：
(1)网结构流道对称分布，且环形流道与径向流道交错连接，既改善了流体在整体流场中的流动状态，降低了压降，又避免了液态水在流道中滞留的问题。
(2)网结构流道充分利用反应区域，提高了氢氧燃料的反应效率。
(3)网结构流道分布紧凑均匀，氢氧燃料与冷却水分布更加均匀，使电池电流输出更加稳定。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
其中，1-流道入口、2-密封环、3-双极板材、4-定位销孔、5-流场区、6-环形流道、7-径向流道、8-流道出口。
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，一种网结构流场的燃料电池双极板，包括流道入口1、密封环2、双极板材3、定位销孔4、流场区5、环形流道6、径向流道7和流道出口8。流道入口1、密封环2、定位销孔4、流场区5、环形流道6、径向流道7和流道出口8均加工在双极板材3上。定位销孔4位于双极板材3的四个角上。流道入口1、环形流道6、径向流道7和流道出口8均加工在流场区5，流场区5被密封环2包围住，以防流体外漏。网结构流道由环形流道6和径向流道7组成，呈左右对称排列，且均匀排列满流场区5。环形流道6由径向流道7交错连接，流道由流道入口1引入至流场区5中心区域，由内向外延伸，由流道出口8引出。
电池工作时，燃料气体由流道入口1流入，流至网结构流道中心区域后均匀分流至左右两侧，两侧流体分别通过环形通道6和径向通道7由内圈流道逐次流向外圈流道，经过多次分流合流后，由流道出口8合流后流出流场区5。在流动过程中，两侧流体通过多次交叉的合流分流，使反应过程中的燃料气体混合地更加均匀，有利于提高反应效率，增加燃料电池的稳定性。

Claims (4)

1.一种网结构流场的燃料电池双极板，包括流道入口(1)、密封环(2)、双极板材(3)、定位销孔(4)、流场区(5)、环形流道(6)、径向流道(7)和流道出口(8)，流道入口(1)、密封环(2)、定位销孔(4)、流场区(5)、环形流道(6)、径向流道(7)和流道出口(8)均加工在双极板材(3)上，定位销孔(4)位于双极板材(3)的四个角上，流道入口(1)、环形流道(6)、径向流道(7)和流道出口(8)均加工在流场区(5)，流场区(5)被密封环(2)包围住，其特征在于：网结构流道由环形流道(6)和径向流道(7)交错连接组成，呈左右对称排列。
2.如权利要求1所述的一种网结构流场的燃料电池双极板，其特征在于：所述的网结构流道由环形流道(6)和径向流道(7)组成，呈左右对称排列，且均匀排列满流场区(5)。
3.如权利要求1所述的一种网结构流场的燃料电池双极板，其特征在于：所述的网结构流道中，环形流道(6)由径向流道(7)交错连接。
4.如权利要求1所述的一种网结构流场的燃料电池双极板，其特征在于：所述的流道由流道入口(1)引入至流场区(5)中心区域，由内向外延伸，由流道出口(8)引出。
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CN109768299A (zh) * 2018-12-23 2019-05-17 上海交通大学 一种适用于气体电极的水车形燃料电池流场板
CN109980241A (zh) * 2019-04-30 2019-07-05 肇庆学院 液体燃料电池中具有太极图状流场结构双极板及设计方法
CN113851668A (zh) * 2021-10-29 2021-12-28 山东建筑大学 一种质子交换膜燃料电池波浪型流场结构
CN115332558A (zh) * 2022-10-11 2022-11-11 上海治臻新能源股份有限公司 一种燃料电池

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