[發明專利]一種基于迷宮擋板結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201510847279.1
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN106816610B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 談金祝;沈翔
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/04007;H01M8/04089;H01M8/04291;H01M8/1007
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺;徐冬濤

1.一種基于迷宮擋板結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，包括氣體流場(1)，其特征在于：所述的氣體流場(1)呈矩形狀，該氣體流場(1)的反應氣進口(11)和反應氣出口(12)位于氣體流場(1)的其中一條對角線的兩端呈對角分布，在氣體流場(1)內分布有多個高度相同的脊(13)和多塊擋板(15)，氣體流場(1)內由脊(13)分隔為多條寬度相同的流道(14)，擋板(15)分別嵌置在位于氣體流場(1)的另一條對角線上的相應流道(14)內且沿該對角線設置的全部擋板(15)和位于該條對角線上的脊(13)構成沿該對角線設置的流道壩，位于流道壩兩端的兩塊擋板(15)的高度與脊(13)的高度相同且其它擋板(15)的高度低于脊(13)的高度；上述脊(13)和擋板(15)的設置構成了迷宮擋板結構的氣體流場(1)；所述的流道(14)包括進氣主干流道(141)、進氣次干流道(142)、進氣分支流道(143)以及出氣主干流道(144)、出氣次干流道(145)、出氣分支流道(146)，且進氣分支流道(143)和出氣分支流道(146)構成了迷宮擋板結構的迷宮型流道(14)，其中的進氣主干流道(141)由脊(13)和氣體流場(1)的橫向腔壁構成且進氣主干流道(141)的進口與反應氣進口(11)橫向連通；進氣次干流道(142)由脊(13)和氣體流場(1)的縱向腔壁構成且進氣次干流道(142)的進口與反應氣進口(11)縱向連通；進氣分支流道(143)由流道壩進氣側的脊(13)構成且進氣分支流道(143)的進口分別與進氣主干流道(141)、進氣次干流道(142)相連通；出氣主干流道(144)由脊(13)和氣體流場(1)的另一個橫向腔壁構成且出氣主干流道(144)的出口與反應氣出口(12)橫向連通；出氣次干流道(145)由脊(13)和氣體流場(1)的另一側縱向腔壁構成且出氣次干流道(145)的出口與反應氣出口(12)縱向連通；出氣分支流道(146)由流道壩出氣側的脊(13)構成且出氣分支流道(146)的出口分別與出氣主干流道(144)、出氣次干流道(145)相連通。

2.根據權利要求1所述的基于迷宮擋板結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述的脊(13)由一個或多個矩形塊組成，且組成脊(13)的矩形塊的長度和寬度皆是流道(14)的寬度的整數倍。

3.根據權利要求1所述的基于迷宮擋板結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：低于脊(13)的高度的部分擋板(15)的高度不低于脊(13)的高度的50％；且全部擋板(15)的厚度一致。

4.根據權利要求1所述的基于迷宮擋板結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述流道(14)的寬度為a、進氣主干流道(141)和出氣主干流道(144)的長度皆為c₁、進氣次干流道(142)和出氣次干流道(145)的長度皆為c₂時，位于氣體流場(1)內且不與擋板(15)相接觸的脊(13)的個數為位于氣體流場(1)內與擋板(15)不接觸的單個脊(13)的平面面積從a²到12a²服從正態分布且其期望值為m₁a²；位于氣體流場(1)內且與擋板(15)相接觸的脊(13)的個數為位于氣體流場(1)內與擋板(15)相接觸的單個脊(13)的平面面積從a²到12a²服從正態分布且其期望值為m₂a²；其中k₁＝2～3、k₂＝0.35～0.45、m₁＝4.5～5.5、m₂＝6.5～7.5。

5.根據權利要求1所述的基于迷宮擋板結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述的氣體流場(1)設置在雙極板(2)的板面內，且雙極板(2)的板面內還設有位于氣體流場(1)四周的矩形密封槽(3)。