[發明專利]一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道

有效

• 申請號: 201911349726.5
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111092243B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 董志強;畢麗慧;翟國凡;郭銳
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/026;H01M8/0263
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

1.一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：包括極板主體(1)、氣體流道(3)、脊(10)、裝配孔(5)、反應氣體入口(6)、冷卻液入口(7)、冷卻液出口(8)、反應氣體出口(9)、氣體擴散層(2)和若干魚鱗仿生導流板(4)；其中，所述極板主體為平板，在極板主體的表面橫向設有若干凹槽形長直流道，在極板主體的表面豎向設有若干凹槽形短直流道，所述長直流道和短直流道相連構成傳質和排出反應物水的蛇形流道；相鄰兩長直流道之間形成脊，脊的寬度相同；所述蛇形流道一端為反應氣體入口，另一端為反應氣體出口，反應氣體入口和反應氣體出口分別位于極板主體的對角上；所述極板主體設有蛇形流道的主表面與氣體擴散層的上表面緊密相連共同構成氣體流道；所述氣體擴散層為均勻的多孔質材料的平板，所述氣體擴散層上表面與蛇形流道相對應的表面上設置有凸起的若干魚鱗仿生導流板，所述若干魚鱗仿生導流板均勻的設置在蛇形流場中；所述魚鱗仿生導流板的排列方式為相鄰兩排交錯排列；

所述魚鱗仿生導流板的板面為平板或有弧度的弧度板，所述魚鱗仿生導流板的板面為平板時，魚鱗仿生導流板的板面與蛇形流道的延伸方向形成的傾斜角度為α，α值為15°≤α≤20°，若魚鱗仿生導流板的板面為有弧度的弧度板時，其弧度板面的弧形開口方向迎向反應氣體來流方向；蛇形流道的拐角處設置有一個弧形魚鱗仿生導流板，該魚鱗仿生導流板的圓弧開口方向為與反應氣體來流方向呈45°。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：所述魚鱗仿生導流板設在與蛇形流道延伸方向相垂直的一條線上的魚鱗仿生導流板稱作排，每排魚鱗仿生導流板均勻的分布在氣體擴散層上表面與蛇形流道相對應的表面上，每一排魚鱗仿生導流板的分布方式為交錯排列，一排的魚鱗仿生導流板個數為x，則相鄰兩排的魚鱗仿生導流板個數為x+1，每一排魚鱗仿生導流板的個數x滿足x≥2。

3.根據權利要求1所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：每一排單個魚鱗仿生導流板的寬度u與間隔寬度v滿足0.8v≤u≤1.2v，蛇形流道中所設置的每一個魚鱗仿生導流板的形狀、尺寸完全相同。

4.根據權利要求1所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：所述魚鱗仿生導流板的厚度不超過其寬度的1/10。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：所述魚鱗仿生導流板設置的排數b與蛇形流道的總長l滿足0.35≤l/b≤0.5，l的單位為mm。

6.根據權利要求1所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：所述蛇形流道的寬度d與脊的寬度w滿足d/3≤w≤d/2。

7.根據權利要求1～6任意一項所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：所述極板主體的材料為石墨板、金屬板或復合板中的任意一種。

8.根據權利要求1～6任意一項所述的一種燃料電池用魚鱗仿生結構的流道，其特征在于：所述氣體擴散層和魚鱗仿生導流板的材料為碳纖維紙、碳纖維編織布、無紡布、碳黑紙或金屬材料中的任意一種，且表面設有疏水材料涂層。