[發(fā)明專利]一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310066276.9
• 申請(qǐng)日: 2023-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN116314909A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鴻雨;李吉瑞;史盛楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/0258
• 分類號(hào): H01M8/0258
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 李永旭;丁莉麗

1.一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括基底板(1)、第一擋板(21)、第二擋板(22)；若干第一二階結(jié)構(gòu)(8)、若干第二二階結(jié)構(gòu)(9)；

所述基底板(1)、所述第一擋板(21)和第二擋板(22)共同形成承載燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)的流場區(qū)域；

所述流場區(qū)域包括沿所述基底板(1)的中心線依次設(shè)置的上游區(qū)域、交叉區(qū)域和下游區(qū)域；氣體從所述上游區(qū)域進(jìn)入流場區(qū)域，依次流經(jīng)交叉區(qū)域、下游區(qū)域后流出流場區(qū)域；

所述第一二階結(jié)構(gòu)(8)固定設(shè)置于所述上游區(qū)域，用于當(dāng)氣體通過上游區(qū)域進(jìn)入流場區(qū)域后，使得氣體產(chǎn)生強(qiáng)制對(duì)流；

所述交叉區(qū)域用于增加氣體流經(jīng)途徑，延長氣體在流場區(qū)域的駐留時(shí)間；

所述第二二階結(jié)構(gòu)(9)固定設(shè)置于所述下游區(qū)域，用于減小氣體通過的橫截面積，提高局部氣體濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一擋板(21)固定設(shè)置于所述基底板(1)頂部的一側(cè)；所述第二擋板(22)固定設(shè)置于所述基底板(1)頂部的另一側(cè)，且所述第一擋板(21)與第二擋板(22)平行設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上游區(qū)域包括2n-1個(gè)上游擋板(3)；所述上游擋板(3)固定設(shè)置于所述基底板(1)頂部；

2n-1個(gè)所述上游擋板(3)依次均勻設(shè)置于所述第一擋板(21)與所述第二擋板(22)之間，且所述上游擋板(3)平行于所述第一擋板(21)；

所述第一擋板(21)、依次設(shè)置的2n-1個(gè)上游擋板(3)、所述第二擋板(22)之間依次在所述基底板(1)頂部形成第1個(gè)上游流道(301)、第2個(gè)上游流道(302)、……第2n個(gè)上游流道(302n)；其中，n為大于1的正整數(shù)；

所述第一二階結(jié)構(gòu)(8)設(shè)置于所述第1個(gè)上游流道/第2個(gè)上游流道/……/第2n個(gè)上游流道的內(nèi)部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一二階結(jié)構(gòu)(8)包括對(duì)稱固定設(shè)置的第一三角椎體和第二三角錐體；

第一三角椎體的底面三角形的頂點(diǎn)分別為第一頂點(diǎn)(B)、第二頂點(diǎn)(D)、第三頂點(diǎn)(C)且均設(shè)置于所述基底板(1)頂部，第一三角椎體的錐頂點(diǎn)為第四頂點(diǎn)(E)；其中，第三頂點(diǎn)(C)設(shè)置于所述第二頂點(diǎn)(D)遠(yuǎn)離流場入口一側(cè)，第一頂點(diǎn)(B)設(shè)置于所述第二頂點(diǎn)(D)與流場入口之間；

第二三角椎體的底面三角形的頂點(diǎn)分別為第五頂點(diǎn)(A)、第三頂點(diǎn)(C)、第二頂點(diǎn)(D)，錐頂點(diǎn)為第四頂點(diǎn)(E)；且所述第五頂點(diǎn)(A)和第一頂點(diǎn)(B)相對(duì)于第三頂點(diǎn)(C)與第二頂點(diǎn)(D)的連線對(duì)稱，由第四頂點(diǎn)(E)、第三頂點(diǎn)(C)和第二頂點(diǎn)(D)所形成的平面垂直于所述基底板(1)；

第五頂點(diǎn)(A)、第二頂點(diǎn)(D)和第一頂點(diǎn)(B)形成以第二頂點(diǎn)(D)為頂點(diǎn)，由第五頂點(diǎn)(A)和第二頂點(diǎn)(D)的連線為一邊，第二頂點(diǎn)(D)與第一頂點(diǎn)(B)的連線為另一邊的收窄角；

第四頂點(diǎn)(E)、第二頂點(diǎn)(D)和第三頂點(diǎn)(C)形成以第二頂點(diǎn)(D)為頂點(diǎn)，由第四頂點(diǎn)(E)和第二頂點(diǎn)(D)的連線為一邊，第二頂點(diǎn)(D)與第三頂點(diǎn)(C)的連線為另一邊的傾斜角；

所述第二二階結(jié)構(gòu)與所述第一二階結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述收窄角獲取如下：

∠ADB＝2arctan(W/2X)

其中，∠ADB為收窄角；W為流場的流道的寬度，即第1個(gè)上游流道、第2個(gè)上游流道、……第2n個(gè)上游流道的寬度；X為第二頂點(diǎn)到第五頂點(diǎn)與第一頂點(diǎn)連接的直線之間的長度。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高傳質(zhì)性能的燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傾斜角獲取如下：

∠EDC＝arctan(h/Y)

式中：∠EDC為傾斜角；h為第四頂點(diǎn)到基底面之間的距離；Y為第四頂點(diǎn)在基底面上的投影到第二頂點(diǎn)之間的距離。