[發明專利]一種燃料電池導流板

有效

• 申請號: 201811493642.4
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109638311B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 劉暢;張澤坪;王誠;穆懷萍;張向東
• 申請（專利權）人: 中能源工程集團氫能科技有限公司;清華大學
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0267
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了一種冷卻流體流速分布、溫度分布更加均勻的燃料電池導流板。所述導流板為長方體導流雙極板，由粘合在一起的空氣導流槽板和氫氣導流槽板組成；進出空氣、進出氫氣、進出冷卻流體的孔道以及用于連接進出流體孔道的導流槽設置在所述導流雙極板上；冷卻流體流道處于所述空氣導流槽板背面和氫氣導流槽板背面形成的夾層中；沿所述導流板長邊的側面設置冷卻液的進出口；沿所述導流板短邊的側面布置有空氣和氫氣進出的孔道。本發明燃料電池導流板有利于提高冷卻液流速分布的一致性，有利于降低冷卻流體進出口溫度差異，提高所述極板溫度分布的一致性。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種有利于提高流體流速與溫度分布一致性的燃料電池導流板。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效率、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(流場板)是質子交換膜燃料電池的重要部件，其質量占電池堆60％以上。流場板的道設計對電池性能、運行效率和制造成本有很大影響。雙極板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。據文獻報道,適當的流道設計能夠使電池性能提高50％左右。流道結構決定反應氣與生成物在流道內的流動狀態,設計合理的流道可以使電極各處均能獲得充足的反應氣并及時排出生成的水,從而保證燃料電池具有較好的性能和穩定性。

發明內容

本發明的目的為了提供一種能夠提高流體流速與溫度分布一致性的高功率密度，高結構強度的燃料電池導流板。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

1.一種能夠提高流體流速與溫度分布一致性的燃料電池導流板，該導流板為導流雙極板，所述的導流雙極板由粘合在一起的空氣導流槽板和氫氣導流槽板組成；冷卻流體流道處于空氣導流槽板反面和氫氣導流槽板反面形成的夾層中，所述的導流雙極板上設置有可供進出空氣、進出氫氣、進出冷卻流體的孔道，以及用于連接進出流體孔道的導流槽；其特征在于，所述的導流雙極板總體為長方形，沿該長方體長邊的一側伸出兩個凸起，該凸起部分上設有冷卻液的進出口以及用于裝配定位的定位孔，以及用于極板電壓巡檢的采樣孔；沿該長方體短邊布置有空氣和氫氣的流通的孔道以及空氣和氫氣導流槽的進出氣引槽，且兩側空氣、氫氣的流動孔道分布沿長方形短邊的分布順序相反。連接冷卻液進出流道孔的冷卻液槽分成兩部分，靠近冷卻液進出孔以及其之間連接線部分流道大概呈工字型，遠離部分大概呈門型，兩部分流道長度相當大致相等，或外側大于內側(補償局部壓力損失)，有利于提高冷卻流體流速的一致性，同時有利降低冷卻流體進出口之間溫度差，進而提高雙極板溫度的一致。冷卻液槽與空氣和氫氣導流槽的進出氣引槽之間設置有雙道密封條，保證冷卻液不會竄入空氣和氫氣公共孔道，保證良好的密封性。與所述冷卻液體導流槽在同一極板的所述的空氣導流槽在冷卻液體導流槽板的另一側，在長方體短邊兩側設置有空氣的進氣流道孔，且兩側的流道孔相對于極板中心軸呈中心對稱，以便各個導流槽中空氣流量盡可能相等。所述空氣流槽呈曲線，以增加背壓，提高空氣利用效率。所述的導氫氣流槽板正面設置有氫氣進出流體孔和呈曲線的導氫氣流槽。導氫氣流槽板反面為光板，與正面對應位置有空氣進出流體孔。

2、所述的進出冷卻流體的共用孔道，位于沿長方體導流雙極板長邊的一側伸出的兩個凸起處，與所述導流雙極板氫氣和空氣共用孔道分離，在保證冷卻液體不能竄入其中的同時，最大程度的增加雙極板有效面積比例。

3、所述的沿長方體導流雙極板長邊的一側伸出的兩個凸起處設置有用于裝配定位的定位孔，以及用于極板電壓巡檢的采樣孔。

4、所述的導空氣槽板反面，連接冷卻液進出流道孔的冷卻液槽分成兩部分，靠近冷卻液進出孔以及其之間連接線部分流道大概呈工字型，遠離部分大概呈門型，兩部分流道長度相當大致相等，或外側大于內側(補償局部壓力損失)，有利于提高冷卻流體流速的一致性，同時有利降低冷卻流體進出口之間溫度差，進而提高雙極板溫度的一致。