[發明專利]一種漸變Z形燃料電池流場板

有效

• 申請號: 201811523935.2
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109301279B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 原鮮霞;姚碩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M8/0256
• 分類號: H01M8/0256;H01M8/026
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種漸變Z形燃料電池流場板，該流場板的一側設有n個平行進料流道(3)，n≥2，每個進料流道(3)又分支出m個垂直流道(7)，m≥2，m個垂直流道(7)連通所述流場板另一側設置的單一的出料流道(9)，使反應后的流體以較短的路徑直接排出。與現有技術相比，本發明流場的設計使其中流體的流程更短、壓降更小，確保了流體在流場中的均勻分布和在電極表面的均勻反應，有利于電池性能的改善。同時，本發明一種漸變Z形燃料電池流場板，結構簡單、便于加工，有利于大規模商業化應用。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種漸變Z形燃料電池流場板。

背景技術

在燃料電池中，流場板是重要的組成部件之一，其主要作用是導入和分配流體，使燃料和氧化劑在電池內部均勻分布，同時將電化學反應的產物及時排出，保持電池高的傳質效率和優良的性能。流場板的結構直接影響著流體的分布與流場中反應物濃度的均勻性，從而決定著整個電池的性能。

在流場板的設計中需要考慮的因素主要有：流體的分布、濃度的均勻性、壓降的大小、加工的成本等。目前常見的流場板主要有蛇形流場板、直通道流場板、交指形流場板、點狀流場板以及網狀流場板等。蛇形流場板流道過長，流體在流道中的壓降大、流動阻力高。同時，其中的燃料和氧化劑在流動的過程中在電催化劑的作用下逐漸發生反應，濃度會沿流道逐漸降低，導致流場中流體的濃度分布不均；直通道流場板中流體從流場板中的一個角進料，在流速較低的情況下，由于壓力低導致流體很難進入離進料口較遠的流道，從而使流體在流場中分布不均；交指形流場板中流體分布不均勻、壓降較大；點狀流場板易短路、電極表面的利用率低，而且反應流體流速較低，不利于電極反應產物液態水的排出；網狀流場板流體流動的均勻性較差、流速較低、電阻較大。這些都造成了燃料電池的效率降低和性能下降。因此，設計一種既能保證流體在流場中均勻分布且濃度均勻、壓降不至于過大，又能快速將反應產物移出的流場結構對燃料電池性能的改進是必要的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種漸變Z形燃料電池流場板，可以使流體在流場中均勻分布，同時使各部分濃度分布均勻，反應后的物質以最短的路徑快速排出，以保證燃料電池高的輸出效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種漸變Z形燃料電池流場板，其特征在于，該流場板的一側設有n個平行進料流道，n≥2，每個進料流道又分支出m個垂直流道，m≥2，m個垂直流道連通所述流場板另一側設置的單一的出料流道，使反應后的流體以較短的路徑直接排出。

所述的n個平行進料流道一端連接進料口，進料口和各進料流道位于所述流場板邊緣，形成邊緣流道進料。

所述的進料口的寬度不超過流場寬度的1/5。

n個進料流道和m個垂直流道各自均為等間隔分布的平行流道。

所述的進料流道的寬度為0.3-1.5mm、相鄰進料流道之間形成的進料流道的脊的寬度為0.2-0.6mm；所述的垂直流道和出料流道的寬度為0.8-2.0mm，相鄰垂直流道之間形成的垂直流道的脊的寬度為1.0-2.5mm；流道的深度均為1.0mm。

所述的流場板流道四周設有密封溝槽，將流道包圍起來，將密封墊圈放置于密封溝槽內，以確保將固定端板、絕緣板、集流板、流場板、電極組件等堆疊在一起裝配成電池后，陽極燃料或陰極氧化劑不會漏出。

所述的流場板的材質采用石墨、不銹鋼、鈦合金、鎳板或銅板。

在進料口相鄰側上邊緣設置加熱盲孔和測溫盲孔。

所述的流場板上還設有安裝孔。

所述的流場板對氣體或液體燃料和氧化劑均適用。