[發(fā)明專利]一種燃料電池流場板及燃料電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010982390.2
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112133938A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯俊波;章俊良;高騫;柯長春
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01M8/0265
• 分類號: H01M8/0265;H01M8/0258;H01M8/0263;H01M8/0206;H01M8/0213
• 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)明提供了一種燃料電池流場板及燃料電池，涉及燃料電池領(lǐng)域。主要適用于氫?空氣燃料電池及氫氧燃料電池。包括流場板、進(jìn)氣口、出氣口、流道、流道脊以及凸臺，流道和流道脊均設(shè)置在流場板上；流體從進(jìn)氣口進(jìn)入流道，并從出氣口流出；流道的兩側(cè)設(shè)置有流道脊，流道脊的側(cè)面沿流道方向每隔一定間距設(shè)置有凸臺。本發(fā)明通過引入凸臺結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生局部湍流，加強(qiáng)反應(yīng)氣體向氣體擴(kuò)散層的傳質(zhì)與傳熱；凸臺將流道壁面進(jìn)行分割，減少了液滴與流道壁面的有效接觸面積，避免形成連續(xù)的水膜，使流道內(nèi)的液態(tài)水不易堆積，緩解了“水淹”現(xiàn)象的發(fā)生；凸臺結(jié)構(gòu)同時(shí)也增加了對流換熱面積，使流場換熱能力增強(qiáng)，改善了流場的溫度分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種燃料電池流場板及燃料電池。

背景技術(shù)

氫-空氣燃料電池是一種可將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的清潔能源技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、高效環(huán)保、噪聲小、工作溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池雙極板一方面將燃料和氧化劑氣體引導(dǎo)分配至活性區(qū)域進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，另一方面還要將電池內(nèi)多余的水排出，防止電池發(fā)生“水淹”現(xiàn)象，此外雙極板還起到收集電流的作用。雙極板的流道形式?jīng)Q定著反應(yīng)物和生成物在流道內(nèi)的流動狀態(tài)，從而影響著反應(yīng)物在電極各處的均勻分配。因此，合理的流場板結(jié)構(gòu)可以極大提高燃料電池的性能。

常見的燃料電池流道有平行流道、蛇形流道和網(wǎng)狀流道等。平行流道的壓力損失雖然較小，但是容易造成氣體分布不均；蛇形流道雖然具有較強(qiáng)的排水能力，但是其流道過長，造成反應(yīng)氣體壓降過大，在流道后段容易出現(xiàn)反應(yīng)氣體供應(yīng)不足和“水淹”現(xiàn)象。網(wǎng)狀流道雖然加強(qiáng)了傳質(zhì)過程，但是由于流道內(nèi)氣體流速較低，導(dǎo)致排水能力較差，并且流動均勻性也不夠理想。

專利號為CN98108958.5的實(shí)用新型專利提供了一種新型流道結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是逐漸減小流道的橫截面積，從而使氣體在流道中的流速沿氣體入口向氣體出口逐漸提高，加強(qiáng)反應(yīng)氣體向催化層的擴(kuò)散效應(yīng)。但是這種結(jié)構(gòu)無法兼顧處理流道中水滴聚集的問題，并且難于加工。因此現(xiàn)有的流場板仍有待改進(jìn)。

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燃料電池流場板及燃料電池。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種燃料電池流場板，包括流場板、進(jìn)氣口、出氣口、流道、流道脊以及凸臺，其中：

流道和流道脊均設(shè)置在流場板上；

流體從進(jìn)氣口進(jìn)入流道，并從出氣口流出；

流道的兩側(cè)設(shè)置有流道脊，流道脊的側(cè)面沿流道方向每隔一定間距設(shè)置有凸臺。

優(yōu)選地，所述流道呈平行流道、蛇形流道、折形流道、S形流道或者交指形流道。

優(yōu)選地，所述凸臺設(shè)置在流道脊側(cè)面的中間部位。

優(yōu)選地，所述凸臺沿流道方向呈等間隔或非等間隔分布。

優(yōu)選地，所述流場板包括石墨板或金屬板。

優(yōu)選地，凸臺沿流道寬度方向上的截面形狀包括矩形、梯形、三角形、半圓形或半橢圓形。

優(yōu)選地，所述流道沿寬度方向的截面形狀包括梯形、矩形或半圓形。

優(yōu)選地，流道和流道脊交錯(cuò)分布設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種燃料電池，包括上述的燃料電池流場板。

優(yōu)選地，所述燃料電池包括氫-空氣燃料電池或者氫氧燃料電池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明能夠減少液態(tài)水在流道內(nèi)堆積，并加強(qiáng)流場傳質(zhì)和導(dǎo)熱能力；