一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构制造技术

一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，属于燃料电池技术领域。石墨双极板上设置进出气口、流场过渡区、工作流场，流场过渡区内设置分层式引导气体的气体导流条。上述一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，采用在流场过渡区实行多层导流条配合支撑点辅助导流，使进工作流场的工作气体更均匀，从而提高燃料电池的性能；同时极大地提高了燃料电池的热控制能力，为燃料电池的安全性提供了保障。

A gas distribution structure in flow transition region of graphite bipolar plate

【技术实现步骤摘要】
一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构
本专利技术属于燃料电池
，具体一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构。
技术介绍
目前蓄电池行业如锂电池、铅酸、镍氢、镍镉电池等均因存在较大如环保、安全等方面的隐患，在科技发展的今天已经难以满足绿色能源的要求，开发新型替代产品已经刻不容缓了。燃料电池作为一种在等温条件下，不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料和氧气中的化学能转化为电能的发电装置。被认为是解决能源环境危机的终极方案。质子膜燃料电池以其优异的低温、环保等性质，成为汽车动力源和储能电站的理想取代方案。石墨双极板以其优异的耐腐蚀性和良好的导电性能成为当前质子膜燃料电池双极板的优选方案之一，而双极板流场气体分配的均匀性成为制约燃料电池性能的关键因素之一。现在市场上的质子膜燃料电池石墨双极板流场过渡区主要点阵、加导流条、无过渡区等，而对于流道数量较多，进出气孔宽度小于平行流道宽度时，增加导流条提高气体分布均匀性是常用的解决方法，当前导流条均为单层结构，任一导流条的稍微的改动均能影响整体气体分布。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于设计提供一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构的技术方案，其采用分层引导气体方式，利用多层气体导流条，显著降低了单独导流条的变化对整体流场气体分布均匀性的影响，减化了设计难度，同时减少气压波动对气体分配均匀性的影响；另外，导流条之间的膜电极支撑点顺着气体流向布置，既减少其对气体的阻力，又可使气体在点与点之间自由流动，同时对膜电极起支撑固定作用，防止膜电极因气压或流速变化造成破坏。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，包括石墨双极板，其特征在于石墨双极板上设置进出气口、流场过渡区、工作流场，流场过渡区内设置分级式引导气体的气体导流条。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于流场过渡区上还设置若干膜电极支撑点。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条的宽度为0.3-2mm，优选0.5-1.5mm，更优选0.8-1mm。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条为凸筋结构。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于所述的气体导流条为多层分级导流条，包括第一层气体导流条、第二层气体导流条、第三层气体导流条……第N层气体导流条，每一层气体导流条将上一层气体导流条分隔形成的块划分成若干个子块，同一层气体导流条的数量、位置、长度、间距等单独设置。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于所述的流场过渡区包括石墨双极板前端的进流场过渡区和后端的出流场过渡区。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条和膜电极支撑点均设置拔模斜度，气体导流条横截面为梯形结构，顶部宽为0.3mm-2mm，优选0.5-1.2mm，更优选0.8-1mm，夹角10-40°，优选20-30°；膜电极支撑点为梯形截面的圆台结构，其圆台顶部直径为φ0.3mm-φ2mm，优选φ0.5mm-φ1.2mm，更优选φ0.8mm-φ1mm，锥度10°-40°，优选20°-30°。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条与膜电极支撑点及膜电极支撑点之间的间距≤3mm，优选1.8-2.5mm。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于膜电极支撑点以合适的排列方式和间距布置于气体导流条之间的空隙处，膜电极支撑点沿气体流动方向排布或在流场过渡区平面内以阵例方式均匀排布。所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于第一层气体导流条的数量为若干条，第一层气体导流条两端分别连接进出气口与工作流场，将流场过渡区分成若干个区块，使区块与区块之间流体在流进工作流道中的平均流量相等；第二层气体导流条的数量为若干条，第二层气体导流条从工作流场引出到流场过渡区的一合适位置，将经过第一层气体导流条划分的大区块再次进行分块，使形成小的区块，并使小区块与小区块之间流体在流进工作流道中的平均流量相等；重复上述过程可以进行第三次划分……第N次划分，直至所有流入工作流道中的气体均匀分配。上述一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，采用分层引导气体方式，利用多层气体导流条，显著降低了单独导流条的变化对整体流场气体分布均匀性的影响，减化了设计难度，同时减少气压波动对气体分配均匀性的影响；另外，导流条间的膜电极支撑点顺着气体流向布置，既减少其对气体的阻力，又可使气体在点与点之间自由流动，同时对膜电极起支撑固定作用，防止膜电极因气压或流速变化造成破坏。附图说明图1为本专利技术石墨双极板流场过渡区的局部结构示意图；图2为图1中A-A的截面结构视图；图中：1-石墨双极板、2-膜电极支撑点、3-气体导流条、301-第一层气体导流条、302-第二层气体导流条、303-第三层气体导流条、4-流场过渡区、5-工作流场、6-进出气口。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，该石墨双极板流场过渡区气体分配结构，包括石墨双极板1，石墨双极板1上设置进出气口6、流场过渡区4、工作流场5，流场过渡区4内设置分层式引导气体的气体导流条3。所述的流场过渡区4包括石墨双极板1前端的进流场气体分配区和后端的出流场气体集中区。所述的气体导流条3为三层分级导流条，包括三条第一层气体导流条301，六条第二层气体导流条302，20条第三层气体导流条303，每一层导流条将上一层导流条导流形成的块划分成若干个子块。具体的，第一层气体导流条301一端连接到进出气口6附近，另一端连接到工作流场5，工作气体由双极板流场的进出气口6流入至进流场过渡区4时，由第一层气体导流条301将工作气体引导分隔成四大块，并保证大块与大块之间相对于工作流道的气体流量相等。工作流道的气体流量监测采用现有技术，通过电脑做流体分析获得，在此不再赘述。具体的，经第一层气体导流条301导流后的大块根据气体分布情况进行进行第二次分块导流，设置第二层气体导流条302，第二层气体导流条302进一步将大块内的气体进均匀分配，使大块内小块与小块之间相对于工作流道的气体流量相等。具体的，经第二次导流后的小块可根据气体分布情况进行第三次分块导流，设置第三层气体导流条303，第三层气体导流条303再一次将小块内的气体进均匀分配，使气体均匀进入工作流道。进一步，流场过渡区4上还设置若干膜电极支撑点2，膜电极支撑点2以气体流动方向排布时，可作为气体导流条3的有效补充，同时点与点之间的间隙，为存在压差的气体重新分配创造条件。膜电极支撑点2的数量可以根据实际需要设定。气体导流条3与膜电极支撑点2作为膜电极的支撑，提高了膜电极的刚度，防止膜电极在气压和气流的作用下振动撕裂。进一步，膜电极支撑点2为梯形截面的圆台形结构，其顶部直径为φ0.3mm-φ2mm，优选φ0.5mm-φ1.2mm，更优选φ0.8mm-φ1.0mm,锥度10-40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，包括石墨双极板（1），其特征在于石墨双极板（1）上设置进出气口（6）、流场过渡区（4）、工作流场（5），流场过渡区（4）内设置分级式引导气体的气体导流条（3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，包括石墨双极板（1），其特征在于石墨双极板（1）上设置进出气口（6）、流场过渡区（4）、工作流场（5），流场过渡区（4）内设置分级式引导气体的气体导流条（3）。


2.如权利要求1所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于流场过渡区（4）上还设置若干膜电极支撑点（2）。


3.如权利要求1所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条（3）的宽度为0.3-2mm，优选0.5-1.5mm，更优选0.8-1mm。


4.如权利要求1所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条（3）为凸筋结构。


5.如权利要求1或2所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于所述的气体导流条（3）为多层分级导流条，包括第一层气体导流条（301）、第二层气体导流条（302）、第三层气体导流条（303）……第N层气体导流条，每一层气体导流条将上一层气体导流条分隔形成的块划分成若干个子块，同一层气体导流条的数量、位置、长度、间距等单独设置。


6.如权利要求1或2所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于所述的流场过渡区（4）包括石墨双极板（1）前端的进流场过渡区和后端的出流场过渡区。


7.如权利要求2所述的一种石墨双极板流场过渡区气体分配结构，其特征在于气体导流条（3）和膜电极支撑点（2）均设置拔模斜度，气体导流条（3）横截面为梯形结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅开强，万书径，周罡，周凤满，
申请(专利权)人：浙江中合天空科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33