[實用新型]一種燃料電池變截面臺階形流道的金屬雙極板

有效

• 申請號: 202020191707.6
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN211743308U
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 趙富強;祁慧青;黃慶學;張彥雷;丁小鳳;王宏偉;范曉宇;賈彥奎
• 申請（專利權）人: 太原科技大學;太原理工大學
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/0265;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

1.一種燃料電池變截面臺階形流道的金屬雙極板，包括陽極單極板和陰極單極板，陽極單極板外側設有氫氣流道，陰極單極板外側設有氧氣流道，氫氣流道和氧氣流道均包括n條平行的直線型流道，陰極單極板與陽極單極板凸凹對稱，其特征在于：所述氧氣流道和氫氣流道槽底均呈臺階形，每條氧氣流道和氫氣流道均包括m個臺階；所述各個氧氣流道深度從陰極單極板的外側流道到中間流道呈逐漸增大特征，而各個氫氣流道深度從陽極單極板的外側流道到中間流道呈逐漸減小特征；從流道入口到出口方向，所述氧氣流道和氫氣流道各臺階深度逐級減小，相鄰兩級臺階深度的差值相同；所述氧氣流道特征還包括：氧氣流道深度、氧氣流道槽底寬度、氧氣流道各級臺階拔模角度、氧氣流道壁與氧氣流道槽底在豎直yoz坐標平面投影形成的夾角、氧氣流道壁與氧氣流道頂部在豎直yoz坐標平面投影形成的夾角，所述氫氣流道特征還包括：氫氣流道深度、氫氣流道槽底寬度、氫氣流道各級臺階拔模角度、氫氣流道壁與氫氣流道槽底在豎直YOZ坐標平面投影形成的夾角、氫氣流道壁與氫氣流道頂部在豎直YOZ坐標平面投影形成的夾角，所述氧氣、氫氣流道垂直于氣流方向各截面大小不同，上述特征按如下模型確定：

1)氧氣流道深度y_i(x,z)按如下模型確定：

公式(1)中：h_i1為陰極流場第i條氧氣流道坐標(x,z)為(0,0)處的流道深度；Δh為同一條氧氣流道坐標x＝0處與坐標x＝l處氧氣流道深度的差值；l為每級臺階的長度，取值范圍為50mm到100mm；i為氧氣流道編號，陰極流場各氧氣流道從1到n依次編號，編號為1和n的流道位于陰極流場兩邊最外側；j為臺階編號，每條氧氣流道的臺階從1到m依次編號，m＞3，編號為1的臺階位于氧氣流道入口處，編號為m的臺階位于氧氣流道出口處，j與x的關系式可以用向下取整函數表示，其表示j為不大于的最大整數；a和b為每級臺階的幅值系數，a∈[-1,1]，b∈[0,0.3]，自變量x∈[0,L]，L為流道全長，L＝lm，w₂(x)為距離氧氣流道入口x處的氧氣流道槽底寬度；

2)距離氧氣流道入口x處的氧氣流道槽底寬度w₂(x)按如下模型確定：

公式(2)中：w₂為氧氣流道入口處的槽底寬度，其值范圍是0.9mm到1.8mm；θ為氧氣流道槽底與氧氣流道壁交線所成的角；

3)氧氣流道各級臺階拔模角α_i(x)、氧氣流道壁與氧氣流道槽底在豎直yoz坐標平面投影形成的夾角γ_i(x)、氧氣流道壁與氧氣流道頂部在豎直yoz坐標平面投影形成的夾角β_i(x)按如下模型確定：

公式(3)中：w₁為氧氣流道入口處的頂部寬度，w₁＝w₂+0.2；y_i(x,w₂(x))為第i條氧氣流道坐標(x,w₂(x))處的流道深度；

4)氫氣流道深度Y_p(X,Z)按如下模型確定：

公式(4)中：H_p1為陽極流場第p條氫氣流道坐標(X,Z)為(0,0)處的流道深度；ΔH為同一條氫氣流道坐標X＝0處與坐標X＝l處氫氣流道深度的差值，ΔH與Δh相等；l為每級臺階的長度；p為氫氣流道編號，陽極流場氫氣流道從1到p依次編號，編號為1和p的流道位于陽極流場兩邊最外側；q為臺階編號，每條氫氣流道的臺階從1到q依次編號，q＞3，編號為1的臺階位于氫氣流道入口處，編號為q的臺階位于氫氣流道出口處，q與X的關系式可以用向下取整函數表示，其表示q為不大于的最大整數；a和b為每級臺階的幅值系數，自變量X∈[0,L]，L為流道全長，w₂(X)為距離氫氣流道入口X處的氫氣流道槽底寬度；

所述距離氫氣流道入口X處的氫氣流道槽底寬度w₂(X)的計算公式和距離氧氣流道入口x處的氧氣流道槽底寬度w₂(x)的計算公式除自變量以外均相同，其中自變量在氫氣流道中表示的意義對應地和在氧氣流道中表示的意義相同；

所述氫氣流道各級臺階拔模角α_p(X)的計算公式和氧氣流道各級臺階拔模角α_i(x)的計算公式除自變量以外均相同，其中自變量在氫氣流道中表示的意義對應地和在氧氣流道中表示的意義相同；

所述氫氣流道壁與氫氣流道槽底在豎直YOZ坐標平面投影形成的夾角γ_p(X)的計算公式和氧氣流道壁與氧氣流道槽底在豎直yoz坐標平面投影形成的夾角γ_i(x)的計算公式除自變量以外均相同，其中自變量在氫氣流道中表示的意義對應地和在氧氣流道中表示的意義相同；

所述氫氣流道壁與氫氣流道頂部在豎直YOZ坐標平面投影形成的夾角β_p(X)的計算公式和氧氣流道壁與氧氣流道頂部在豎直yoz坐標平面投影形成的夾角β_i(x)的計算公式除自變量以外均相同，其中自變量在氫氣流道中表示的意義對應地和在氧氣流道中表示的意義相同。