[發明專利]一種基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 202010930640.8
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112103531B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 談金祝;李洋
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01M8/0263
• 分類號: H01M8/0263;H01M8/0265;H01M8/0247;H01M8/0258;H01M8/0276;H01M8/04291
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺;徐冬濤

1.一種基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，包括氣體流場(1)，其特征在于：所述的氣體流場(1)呈對稱蛇形分布設置，該氣體流場(1)的反應氣體進口(2)和生成產物出口(10)分別位于氣體流場(1)的其中一條對角線的兩端且呈對角分布，位于反應氣體進口(2)和生成產物出口(10)的連線上的脊(3)將自反應氣體進口(2)開始的流道分為兩部分對稱設置的蛇形流道；所述的蛇形流道包括直線型流道(4)、調頭過渡段(5)和排出段流道(6)，所述的直線型流道(4)全部平行于脊(3)設置，初始的直線型流道(4)的起始端為反應氣體進口(2)、尾部的直線型流道(4)的末端連通排出段流道(6)的起始端，初始的直線型流道(4)的末端、尾部的直線型流道(4)的起始端以及初始的直線型流道(4)和尾部的直線型流道(4)之間的直線型流道(4)皆通過調頭過渡段(5)連通；所述的直線型流道(4)之間皆采用脊(3)隔開；所述的調頭過渡段(5)包括依序連通的擴放過渡段(51)、線型過渡段(52)、縮放過渡段(53)，所述線型過渡段(52)的寬度小于直線型流道(4)的寬度，擴放過渡段(51)的進口端寬度等于直線型流道(4)的寬度、出口端寬度等于線型過渡段(52)的寬度且擴放過渡段(51)的寬度最大處大于直線型流道(4)的寬度，縮放過渡段(53)的進口端寬度等于線型過渡段(52)的寬度、縮放過渡段(53)的出口端寬度等于直線型流道(4)的寬度且縮放過渡段(53)的寬度最大處小于直線型流道(4)的寬度。

2.根據權利要求1所述的基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述調頭過渡段(5)的外圓角(8)的半徑大于調頭過渡段(5)的內圓角(7)的半徑。

3.根據權利要求1所述的基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述蛇形流道的深度與脊(3)的高度相同。

4.根據權利要求1所述的基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述直線型流道(4)的寬度與脊(3)的寬度相同且直線型流道(4)的寬度a和排出段流道(6)的寬度b之間的關系為：b≤0.8a。

5.根據權利要求4所述的基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述直線型流道(4)的寬度a、排出段流道(6)的寬度b和脊(3)的數量n之間的關系為：

式(1)中，θ為氣體流場的對角線與氣體流場的其中一個邊的夾角，c為與氣體流場的對角線構成夾角θ的一個邊的邊長，n的取值范圍為不小于5的奇數。

6.根據權利要求1所述的基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述的氣體流場(1)設置在雙極板的板面內且氣體流場(1)周圍的雙極板板面上還設有截面為半圓形的密封槽(14)，所述密封槽(14)的周側還設有一定數量的螺栓孔(11)和定位孔(13)。

7.根據權利要求6所述的基于對稱蛇形結構流場的質子交換膜燃料電池雙極板，其特征在于：所述雙極板的兩側壁還設有分別連通反應氣體進口(2)和生成產物出口(10)的螺紋密封導流孔(9)，且在雙極板的兩側壁上還分別設有一一對應螺紋密封導流孔(9)的溫度探測孔(12)。