[發(fā)明專利]適用于燃料電池的流場板及燃料電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010917045.0
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112038659A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯俊波;章俊良;柯長春;高騫
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/0258
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種適用于燃料電池的流場板及燃料電池，適用于氫?空氣燃料電池和氫氧燃料電池的流場板，包括流場板，所述流場板上設(shè)置進氣口、出氣口以及流道，所述進氣口和出氣口通過流道相連通，所述流道的兩側(cè)設(shè)置有脊，所述脊上設(shè)置有凹槽，所述凹槽沿流道長度的方向連續(xù)布置，所述流道與凹槽連通，本發(fā)明通過在脊兩側(cè)的壁面上開凹槽，將液態(tài)水的接觸界面進行分割，大大減小了液滴與脊兩側(cè)壁面的有效接觸面積，緩解了流道中水膜的形成，使氣體流速增大，有利于液態(tài)水的排出。同時還加強了氣流擾動，有利于反應(yīng)物氣體向氣體擴散層的傳質(zhì)，凹槽還增加了對流換熱面積，使流道內(nèi)的換熱能力得到加強，有利于熱量的排出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于燃料電池的流場板及燃料電池，尤其是涉及一種適用于氫-空氣燃料電池和氫氧燃料電池的流場板以及包括該流場板的燃料電池。

背景技術(shù)

燃料電池是一種依靠電化學反應(yīng)將儲存在燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置。由于其具有能量轉(zhuǎn)化效率高、啟動快、工作溫度低、尾氣污染小等優(yōu)點，受到許多領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注。燃料電池的水管理問題一直是燃料電池性能優(yōu)化中的重點問題，當電堆在較大的電流密度下工作時容易出現(xiàn)“水淹”問題，阻礙反應(yīng)氣到達活性位點，從而使燃料電池性能大大下降。因此，需要采取措施改善燃料電池的水管理，保證電堆的工作性能。

雙極板是燃料電池的關(guān)鍵部件之一，雙極板上的流道形式?jīng)Q定著氧化劑和燃料氣的流場分布，影響著反應(yīng)物氣體在電極上的均勻分布以及流道中的液態(tài)水分布。因此，使用合理的流場結(jié)構(gòu)可以有效改善燃料電池的水管理問題，提高電堆的工作性能。

專利文獻CN106571472B公開了一種增強流體均勻性的燃料電池金屬雙極板，由金屬薄板成形的具有不等高流道的陰極單板和陽極單板連接而成，并在連接后的雙極板雙側(cè)的密封槽中裝配密封件。該專利通過改變沿氣體流動方向的流道高度，對因氣體消耗導致的氣體濃度分布不均進行補償，并且可以提高出口的氣體流速，促進流道內(nèi)液態(tài)水的排出，但該設(shè)計僅能提高流道末端的氣體流速，減少出口處的液態(tài)水堆積，無法考慮整個流場的液態(tài)水排出。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于燃料電池的流場板及燃料電池。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種適用于燃料電池的流場板，包括流場板，所述流場板上設(shè)置進氣口、出氣口以及流道，所述進氣口和出氣口通過流道相連通，所述流道的兩側(cè)設(shè)置有脊；

所述脊上設(shè)置有凹槽，所述凹槽沿流道長度的方向連續(xù)布置，其中，所述流道與凹槽連通。

優(yōu)選地，所述流道的橫截面為梯形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述凹槽的橫截面為矩形、三角形、梯形、半圓形或半橢圓形結(jié)構(gòu)中的任一種。

優(yōu)選地，所述流道采用如下任一種布置形式：

-直流道；

-蛇形流道，所述蛇形流道包括S形流道以及交指形流道；

-折形流道。

優(yōu)選地，當所述流道采用直流道或折形流道時，所述流道的數(shù)量為多個，多個所述流道依次間隔布置，其中，每兩個相鄰的流道之間都設(shè)置有脊。

優(yōu)選地，當所述流道采用直流道時，多個所述流道依次平行間隔布置。

優(yōu)選地，每個所述流道都匹配有進氣口和出氣口。

優(yōu)選地，所述凹槽位于脊沿高度方向的中部。

優(yōu)選地，所述流場板采用石墨材料或金屬制作。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種燃料電池，包括陰極流場板以及陽極流場板，所述陰極流場板和陽極流場板中至少一個采用所述的適用于燃料電池的流場板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：