[實用新型]一種螺旋結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201520019901.5
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN204333116U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 王沖;徐書根;王勝昆;孫志偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及質子交換膜燃料電池技術領域，尤其是一種螺旋結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等優點被認為是一種適合人類發展和環境要求的理想電源。雙極板是PEMFC的重要部件，其兩面都有加工出的流道，起著分布反應氣、收集電流、機械支撐、水熱管理以及分隔陰陽兩極反應氣的重要作用。實際上，燃料電池堆的設計很大程度上就是雙極板的設計，而雙極板流道設計的合理性很大程度上決定了燃料電池的性能。

傳統的雙極板流道有平行流道、蛇形流道、網狀流道等形式，這幾種流道形式具有各自的優缺點：平行流道具有流動阻力小的優點，但是容易造成部分電極水淹的情況；蛇形流道具有很大的靈活性，但是反應氣壓降過大；網狀流道中流體分布均勻，但是排水能力較差。

經文獻檢索，授權公開號：CN2819488Y，名稱為質子交換膜燃料電池非對稱交錯流道雙極板。該實用新型提供了一種質子交換膜燃料電池非對稱交錯流道雙極板，包括定位銷孔、一組出口流道、一組進口流道、密封槽均加工在雙極板上，其特征在于，進口流道的寬度大于出口流道的寬度。該實用新型的優點是燃料電池的放電電壓有提高，在相同放電電壓下燃料電池能提供的最大電流密度顯著提高，還使得燃料電池的最大輸出功率密度得以提高。但該實用新型中，流道形式為平行流道，由于流道數目多，氣流流速一般不大，容易造成部分電極水淹的情況。

發明內容

本實用新型的目的是，克服現有技術存在的缺陷，有效的解決現有雙極板反應氣分布不均、排水功能底等問題，提供一種螺旋結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種螺旋結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，包括定位銷孔、密封槽、流道進口、雙極板本體、流道出口和螺旋形流道，定位銷孔、密封槽、流道進口、流道出口和螺旋形流道均加工于雙極板本體上，密封槽用于放置密封圈以防止工作流體外泄，其特征在于：所述的流道為螺旋形，流道寬度小于流道各層間距寬度，流道進口和流道出口關于螺旋形流道的中心對稱分布。

優選的是，所述的螺旋形流道形狀為螺旋形，流道結構中包含順時針螺旋和逆時針螺旋結構。

優選的是，所述的螺旋形流道寬度小于螺旋形流道各層之間的間距寬度。

優選的是，所述的流道進口和流道出口關于螺旋形流道的中心呈對稱形式分布。

本實用新型的優點在于：

(1)燃料電池中反應區面積增大，提高反應氣體的利用率。

(2)有很強的排水功能，不易堵塞流道。

(3)反應氣與水濃度在整個流道上更平均分布，提高了電池輸出性能的穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

其中，1-定位銷孔、2-密封槽、3-流道進口、4-雙極板本體、5-流道出口、6-螺旋形流道。

具體實施方式

結合說明書附圖，進一步說明本實用新型的具體實施過程。

如圖1所示，一種螺旋結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，包括定位銷孔1、密封槽2、流道進口3、雙極板本體4、流道出口5和螺旋形流道6，定位銷孔1、密封槽2、流道進口3、流道出口5和螺旋形流道6均加工于雙極板本體4上，密封槽2用于放置密封圈以防止工作流體外泄，流道形式為螺旋形，流道寬度小于流道各層之間的間距，流道進口3為燃料及氧化劑氣體的進口位置，流道出口5為冷卻流體(通常是水)及尾氣的出口位置，二者關于螺旋形流道6的中心對稱分布。

反應氣體從燃料及氧化劑氣體的進口位置流道進口3按順時針方向進入螺旋形流道6，經過反應和消耗后的尾氣按逆時針方向從冷卻流體及尾氣的出口位置流道出口5排出雙極板外，流道各層內的流體相對逆向流動。整個反應過程均勻進行，提高了反應氣體的利用率及電池輸出的穩定性，并降低了發生水淹的可能性。