带有过渡腔室的燃料电池双极板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有过渡腔室的燃料电池双极板，包括反应流场、进气口和出气口，反应流场设于双极板的正面中部，进气口和出气口分设于反应流场的左右两侧，反应流场包括第一过渡腔室、平行流场和第二过渡腔室，第一过渡腔室设于进气口和平行流场之间，且第一过渡腔室连通进气口和平行流场的部分或全部直流道的一端；第二过渡腔室设于出气口和平行流场之间，且第二过渡腔室连通出气口和平行流场的部分或全部直流道的另一端。本实用新型专利技术能够促进气体在电池内部更均匀的分布，更有效的传质以及更有利于产物水的排出，使得燃料电池能够在高电流密度下工作。在高电流密度下工作。在高电流密度下工作。

【技术实现步骤摘要】
带有过渡腔室的燃料电池双极板


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体是涉及一种带有过渡腔室的燃料电池双极板。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日益枯竭以及环境问题日趋严重,人们对于新能源的追求越来越强烈。作为一种清洁的能源转换设备,质子交换膜燃料电池具有环境友好(产物仅为水)、能量转换效率高、功率密度大、结构简单、工作温度低以及能够低温快速启动等优点，成为近几年的研究热点,特别是在交通、便携式电源以及固定电站等方面表现出良好的前景，国内的燃料电池行业也处于商业化前夕。但是，燃料电池想要商业化，也面临着成本高,稳定性差，耐久性差等限制。流场作为质子交换膜燃料电池的重要组成部分，在电池内担负着反应气体的分布，产物水的排出以及构成完整回路等重要任务，一种好的流场能够极大地提高电池的工作电压，对于促进电池商业化有着极其重要的意义。
[0003]质子交换膜燃料电池主要由双极板、膜电极、水管理和热管理系统组成；双极板是其中最关键的影响因素之一；为了保证质子交换膜燃料电池的性能稳定，需要保持每片膜电极两侧的温度相对均匀且一致，燃料分布均匀。
[0004]目前，燃料电池双极板流场的类型主要有蛇形流场、平行流场、生物仿真流场、十字流场等。
[0005]蛇形流场的优点是排水容易；缺点是不适用于面积较大的流场，因为较大流场面积下，每个流道过长，易导致燃料分布非常不均匀，从而影响排水和散热，造成燃料电池性能下降。
[0006]平行流场易加工、压降小、但气流的微小变化就容易导致燃料分布发生很大的波动，因此电池性能也不太稳定。
[0007]生物仿真和十字流场都可以大幅度改进流场燃料分布的均匀程度，但其加工非常困难，不利于实际的工业化应用。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本技术提出一种带有过渡腔室的燃料电池双极板，能够促进气体在电池内部更均匀的分布，更有效的传质以及更有利于产物水的排出，使得燃料电池能够在高电流密度下工作。
[0009]本技术的技术方案是这样实现的：
[0010]一种带有过渡腔室的燃料电池双极板，包括反应流场、进气口和出气口，所述反应流场设于所述双极板的正面中部，所述进气口和所述出气口分设于所述反应流场的左右两侧，所述反应流场包括第一过渡腔室、平行流场和第二过渡腔室，所述第一过渡腔室设于所述进气口和所述平行流场之间，且所述第一过渡腔室连通所述进气口和所述平行流场的部分或全部直流道的一端；所述第二过渡腔室设于所述出气口和所述平行流场之间，且所述
第二过渡腔室连通所述出气口和所述平行流场的部分或全部直流道的另一端。
[0011]进一步的，所述第一过渡腔室和所述第二过渡腔室均为弧形过渡区，所述弧形过渡区的弦面与所述进气口或所述出气口垂直，所述弧形过渡区的弧形面为所述平行流场的直流道的起点或终点。
[0012]进一步的，所述第一过渡腔室为弧形过渡区，所述第二过渡腔室为矩形过渡区，所述弧形过渡区的弦面与所述进气口垂直，所述弧形过渡区的弧形面为所述平行流场的直流道的起点，所述矩形过渡区连通所述平行流场的直流道的终点和所述出气口。
[0013]进一步的，所述第一过渡腔室和所述第二腔室均为三角形过渡区，所述三角形过渡区的一条边与所述进气口或所述出气口垂直，所述三角形过渡区的另一相邻边为所述平行流场的直流道的起点或终点。
[0014]进一步的，所述弧形过渡区的弧形面对应的弧度角的范围为60
°
～180
°
。
[0015]进一步的，所述弧形过渡区的深度与所述平行流场的直流道的槽深相同。
[0016]进一步的，所述弧形过渡区为全弧形或半弧形或多弧形或s形。
[0017]进一步的，所述第一过渡腔室与所述进气口之间以及第二过渡腔室与所述出气口之间均形成有过渡斜坡，所述过渡斜坡背向所述第一过渡腔室或所述第二过渡腔室的一侧形成有支撑台，所述支撑台上形成有若干隔栏，相邻两个所述隔栏之间形成连通所述进气口与所述第一过渡腔室或连通所述出气口与所述第二过渡腔室的气流通道，所述支撑台的高度低于所述第一过渡腔室或所述第二过渡腔室的底部。
[0018]进一步的，最外侧的所述隔栏处设有垫片槽。
[0019]进一步的，所述双极板正面设有环形的密封槽，所述密封槽将所述反应流场、所述进气口和所述出气口包围在内。
[0020]本技术的有益效果是：
[0021]本技术提出了一种带有过渡腔室的燃料电池双极板，相比现有技术，优化了平行流场类型的双极板结构，通过在平行流场与进气口及出气口之间设置过渡腔室，利用过渡腔室改变气体的流动方向，引导气体由双极板的上端向下端流动，防止气体直接通过平行流场的上部流道流向出口。这样，气体经过过渡腔室的混合后流向每个流道的气流几乎一致，促进了流体在平行流场的直流道中更有效、更均匀的分配，进而增加燃料电池内气体向MEA的扩散,促进传质。同时，有利于MEA中生成水的排出，进而增加燃料电池在高电流密度下的性能。因此，本技术带有过渡腔室的燃料电池双极板的流场具有传质效果好，排水能力强等优点，能够显著提高燃料电池的性能。相对于其他类型流场，本技术的流场加工简单，不需要复杂的模具设计，利用传统的机械加工就可以实现，在质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池领域具有巨大的应用潜力。
附图说明
[0022]图1为本技术实施例带有过渡腔室的燃料电池双极板的立体图；
[0023]图2为图1中A处的放大结构示意图；
[0024]图3为本技术实施例带有过渡腔室的燃料电池双极板的正视图；
[0025]图4为现有一种双极板的平行流场的气流分布效果模拟图；
[0026]图5为本技术实施例带有过渡腔室的燃料电池双极板的流场的气流分布效果
模拟图；
[0027]结合附图，作以下说明：
[0028]1‑
反应流场，11
‑
第一过渡腔室，12
‑
平行流场，121
‑
直流道，13
‑
第二过渡腔室，2
‑
进气口，3
‑
出气口，4
‑
过渡斜坡，5
‑
支撑台，6
‑
隔栏，7
‑
气流通道，8
‑
垫片槽，9
‑
密封槽。
具体实施方式
[0029]为了能够更清楚地理解本技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本技术的内容而非限制本技术的保护范围。实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。其中所说的结构或面的上面或上侧，包含中间还有其他层的情况。
[0030]图1为本技术实施例带有过渡腔室的燃料电池双极板的立体图；图2为图1中A处的放大结构示意图；图3为本技术实施例带有过渡腔室的燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有过渡腔室的燃料电池双极板，其特征在于，包括反应流场(1)、进气口(2)和出气口(3)，所述反应流场设于所述双极板的正面中部，所述进气口和所述出气口分设于所述反应流场的左右两侧，所述反应流场包括第一过渡腔室(11)、平行流场(12)和第二过渡腔室(13)，所述第一过渡腔室设于所述进气口和所述平行流场之间，且所述第一过渡腔室连通所述进气口和所述平行流场的部分或全部直流道(121)的一端；所述第二过渡腔室设于所述出气口和所述平行流场之间，且所述第二过渡腔室连通所述出气口和所述平行流场的部分或全部直流道的另一端。2.根据权利要求1所述的带有过渡腔室的燃料电池双极板，其特征在于：所述第一过渡腔室和所述第二过渡腔室均为弧形过渡区，所述弧形过渡区的弦面与所述进气口或所述出气口垂直，所述弧形过渡区的弧形面为所述平行流场的直流道的起点或终点。3.根据权利要求1所述的带有过渡腔室的燃料电池双极板，其特征在于：所述第一过渡腔室为弧形过渡区，所述第二过渡腔室为矩形过渡区，所述弧形过渡区的弦面与所述进气口垂直，所述弧形过渡区的弧形面为所述平行流场的直流道的起点，所述矩形过渡区连通所述平行流场的直流道的终点和所述出气口。4.根据权利要求1所述的带有过渡腔室的燃料电池双极板，其特征在于：所述第一过渡腔室和所述第二过渡腔室均为三角形过渡区，所述三角形过渡区的一条边与所述进气口或所述出气口垂直，所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家和，翟凤霞，
申请(专利权)人：一草环保科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：