[發明專利]一種仿生鱗片式燃料電池三維流場結構

在審

• 申請號: 202210932081.3
• 申請日: 2022-08-04
• 公開（公告）號: CN115101773A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 汪延成;周彩瑩;梅德慶;宣凌鋒;藍錦偉;毛文澤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/026
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種仿生鱗片式燃料電池三維流場結構，其特征在于：包括雙極板本體(1)和氣體擴散層(7)，所述氣體擴散層(7)緊貼在雙極板本體(1)底部，所述雙極板本體(1)頂端面上設置有多列相互平行的鱗片式流場單元組；

每列所述鱗片式流場單元組均是由多個相同的鱗片式流場單元等間距依次排布組成，且相鄰兩列鱗片式流場單元組中的鱗片式流場單元交錯排布，所述雙極板本體(1)頂端面上設置的多列鱗片式流場單元組沿反應氣體流向依次為兩列第一鱗片式流場單元組(2)、多列第二鱗片式流場單元組(3)、一列第三鱗片式流場單元組(4)、一列第四鱗片式流場單元組(5)和一列第五鱗片式流場單元組(6)；且第一鱗片式流場單元組(2)的鱗片式流場單元、第二鱗片式流場單元組(3)的鱗片式流場單元、第三鱗片式流場單元組(4)的鱗片式流場單元、第四鱗片式流場單元組(5)的鱗片式流場單元和第五鱗片式流場單元組(6)的鱗片式流場單元的體積依次逐漸增大，形成仿生鱗片式的三維流場結構；

在雙極板本體(1)上的所述兩列第一鱗片式流場單元組(2)所在的區域形成入口分配區，所述多列第二鱗片式流場單元組(3)所在的區域形成中間反應區，所述一列第三鱗片式流場單元組(4)、一列第四鱗片式流場單元組(5)和一列第五鱗片式流場單元組(6)所在的區域形成出口區；使得反應氣體經入口分配區流入中間反應區后由出口區流出。

2.根據權利要求1所述的一種仿生鱗片式燃料電池三維流場結構，其特征在于：第一鱗片式流場單元組(2)的鱗片式流場單元、第二鱗片式流場單元組(3)的鱗片式流場單元、第三鱗片式流場單元組(4)的鱗片式流場單元、第四鱗片式流場單元組(5)的鱗片式流場單元和第五鱗片式流場單元組(6)的鱗片式流場單元均具有相同的結構且豎直高度均相同；

所述雙極板本體(1)頂端面上的每個鱗片式流場單元整體呈內部中空且兩端開通的梯形臺結構，且每個鱗片式流場單元的兩個側面均為扇形的鱗片式流場單元側面(8)，每個鱗片式流場單元的頂端面均為平行于雙極板本體(1)的梯形的鱗片式流場單元頂面(11)；所述每個鱗片式流場單元的橫截面面積沿反應氣體流向依次減小，所述扇形的鱗片式流場單元側面(8)和梯形的鱗片式流場單元頂面(11)的內側面沿著反應氣體流向均開設有多個平行間隔分布的微流道，所述微流道為半圓形截面的微流道(10)或燕尾形截面的微流道(13)，所述鱗片式流場單元的反應氣體流進的端面為進口端(12)，所述鱗片式流場單元的反應氣體流出的端面為出口端(9)，且每個鱗片式流場單元的進口端(12)的端面面積大于自身的出口端(9)的端面面積。

3.根據權利要求1所述的一種仿生鱗片式燃料電池三維流場結構，其特征在于：所述鱗片式流場單元的壁厚為30μm～60μm，鱗片式流場單元沿著反應氣體流向的長度為0.3mm～0.8mm。

4.根據權利要求1所述的一種仿生鱗片式燃料電池三維流場結構，其特征在于：所述相鄰兩個半圓形截面微流道(10)或相鄰兩個燕尾形截面微流道(13)之間的間距為50μm～100μm。

5.根據權利要求1所述的一種仿生鱗片式燃料電池三維流場結構，其特征在于：第二鱗片式流場單元組(3)的鱗片式流場單元的中截面面積是第一鱗片式流場單元組(2)的鱗片式流場單元的中截面面積的1.2～1.6倍，第三鱗片式流場單元組(4)的鱗片式流場單元的中截面面積是第二鱗片式流場單元組(3)的鱗片式流場單元的中截面面積的1.2～1.6倍，第四鱗片式流場單元組(5)的鱗片式流場單元的中截面面積是第三鱗片式流場單元組(4)的鱗片式流場單元的中截面面積的1.2～1.6倍，第五鱗片式流場單元組(6)的鱗片式流場單元的中截面面積是第四鱗片式流場單元組(5)的鱗片式流場單元的中截面面積的1.2～1.6倍。