一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板制造技术

本发明专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，包括流场板板体，流场板板体上设置有空气入口、冷却水入口、空气出口、冷却水出口；空气入口和冷却水入口在流场板板体的一侧，空气出口和冷却水出口在流场板板体的另一侧；流场板板体的中间部位设置有流场反应区，流场板的主要区域使用点阵块，点阵区排列为错位排列。本发明专利技术有益效果：新型流场进口设置分配区和平行流道延伸区，使得气体能够均匀进入点阵区域；出口设置分配区和平行流道延伸区，使得流道内生成的水能够顺利排出；点阵块为倾斜式挡板结构，增强气体传输到气体扩散层，提高电池的排水能力，点阵区使用错位排列使反应气体在流场内分布更加均匀，尤其提升点阵块附近气体分布。近气体分布。近气体分布。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板。

技术介绍

[0002]燃料电池具有功率密度高、能量转化效率高、无污染和工作温度低等诸多独特的优点，因而逐渐成为未来最有前景的能量转换装置。
[0003]流场板作为燃料电池的关键组件，双极板材料应具备重量轻、耐腐蚀、电阻率低、便于加工等优点，同时承担着供气、排水、导电等功能，影响着电池内的气体分布、热分布以及水分布，对电池的热
‑
质
‑
电传输均一性能影响较大，因此合理的流场设计能够很大程度提高电池的性能以及水热管理能力。与此同时，由于催化剂和膜材料的快速发展，燃料电池的输出电流密度也逐渐提升，同时商业化应用的进程加快也导致电池的活化反应面积也越来越大，这些因素都要求流场设计的更加合理。
[0004]目前，蛇形流场板、平行流场板、交指形流场板为最常使用的三种流场，这三种常见的流场都是沟脊结构的流场板，传统流场的沟脊结构会使电池内反应气体分布不均，造成流道下和脊下反应物分布不均以及电化学反应分布不均；水分易集聚在脊下，难以通过反应气体排出，造成电极发生水淹；同时，不均匀的电化学反应也会使得电池内部热量分布不均，对电池寿命产生影响。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，从根本上克服了传统沟
‑
脊结构的限制，由于多通道的传输特性，使得气体分布更加均匀，提升了电池的热
‑
质
‑
电传输均一性能；同时增强了向气体扩散层的对流作用，大幅度增加了电池排水能力，大幅度提升电池的输出性能，为燃料电池流场板优化提供了一个方向。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，包括流场板板体，流场板板体上设置有空气入口、冷却水入口、空气出口、冷却水出口；
[0008]空气入口和冷却水入口在流场板板体的一侧，空气出口和冷却水出口在流场板板体的另一侧；
[0009]流场板板体的中间部位设置有流场反应区。
[0010]进一步的，空气入口和冷却水入口、空气出口和冷却水出口相对于流场反应区中心对称。
[0011]进一步的，空气入口和冷却水入口一侧设置有第一气体分配区、第一平行流道延伸区，第一气体分配区一端与空气入口连通，另一端连通第一平行流道延伸区。
[0012]进一步的，空气出口和冷却水出口一侧设置有第二气体分配区、第二平行流道延伸区，第二气体分配区一端与空气出口连通，另一端连通第二平行流道延伸区。
[0013]进一步的，流场反应区上设置有点阵区，点阵区包括点阵块。
[0014]进一步的，点阵块为倾斜式挡板结构，点阵块在垂直方向上倾斜，引导气体输送到气体扩散层。
[0015]进一步的，所述点阵块在水平方向上倾斜，引导气体从流道进口流向出口。
[0016]进一步的，相邻列点阵块的水平间距相等，同一列点阵块的垂直间距相等。
[0017]进一步的，第一平行流道延伸区、第二平行流道延伸区构成的流道横截面相等，第一气体分配区与第二气体分配区构成的流道深度、第一平行流道延伸区、第二平行流道延伸区构成的流道深度和点阵块的高度均相等。
[0018]进一步的，所述点阵块采用错位的方式进行排列，所述点阵区奇数列是通过奇数列第一列阵列得到，所述偶数列是通过偶数列第一列阵列得到，所述点阵区偶数列是通过所述点阵区奇数列平移所得到。
[0019]相对于现有技术，本专利技术所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，新型流场进口设置分配区和平行流道延伸区，使得气体能够均匀进入点阵区域；出口设置分配区和平行流道延伸区，使得流道内生成的水能够顺利排出；
[0021](2)本专利技术所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，流场板的主要区域使用点阵倾斜挡板，突破沟脊结构的限制使反应气体分布更加均匀，提升了电池的热
‑
质
‑
电传输均一性能；同时点阵区使用错位排列的方式可以提升点阵块附近气体分布的均匀性，还会造成气体的扰流，有利于气体向气体扩散层传输；点阵块为倾斜式挡板结构，可以引导气体输送到气体扩散层，提高电池的排水能力，避免电池发生水淹，也能引导气体从流道进口流向出口，更好地将流道内的液态水排出。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1为一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板的示意图；
[0024]图2为新型点阵流场板的气体分配区、平行流道延伸区示意图；
[0025]图3为新型点阵流场的点阵区气体流向示意图；
[0026]图4为新型点阵流场的气体流速分布图；
[0027]图5为新型点阵流场的气体垂向流速分布图；
[0028]图6为一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板整体结构示意图；
[0029]图7为一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板的入气口和入水口部位示意图；
[0030]图8为一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板的出气口和出水口部位示意图；
[0031]图9为点阵块结构示意图。
[0032]附图标记说明：
[0033]1‑
板体；2
‑
空气入口；3
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空气出口；4
‑
冷却水入口；5
‑
冷却水出口；6
‑
流场反应区；7
‑
第一气体分配区；8
‑
第一平行流道延伸区；9
‑
点阵区；91
‑
点阵块；10
‑
第二平行流道延伸区；11
‑
第二气体分配区；L
‑
点阵块的水平间距；H
‑
点阵块的垂直间距。
具体实施方式
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0036]本专利技术设计了一种质子交换膜燃料电池流场板，如图1所示，包括流场板板体1，流场板表面设置有空气入口2、冷却水入口4、空气出口3、冷却水出口5以及流场反应区6；
[0037]空气入口2和冷却水入口4在流场板板体的一侧，空气入口2在流场板板体的上端，冷却水入口4在流场板板体中间；空气出口3和冷却水出口5在流场板板体的另一侧，冷却水出口在流场板板体中间5，空气出口3在流场板板体的下端；流场反应区6位于流场板板体1的中间部分；流道包括两个气体分配区，分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，其特征在于：包括流场板板体(1)，流场板板体(1)上设置有空气入口(2)、冷却水入口(4)、空气出口(3)、冷却水出口(5)；空气入口(2)和冷却水入口(4)在流场板板体(1)的一侧，空气出口(3)和冷却水出口(5)在流场板板体(1)的另一侧；流场板板体(1)的中间部位设置有流场反应区(6)。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，其特征在于：空气入口(2)和冷却水入口(4)、空气出口(3)和冷却水出口(5)相对于流场反应区(6)中心对称。3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，其特征在于：空气入口(2)和冷却水入口(4)一侧设置有第一气体分配区(7)、第一平行流道延伸区(8)，第一气体分配区(7)一端与空气入口(2)连通，另一端连通第一平行流道延伸区(8)。4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，其特征在于：空气出口(3)和冷却水出口(5)一侧设置有第二气体分配区(11)、第二平行流道延伸区(10)，第二气体分配区(11)一端与空气出口(3)连通，另一端连通第二平行流道延伸区(10)。5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池新型点阵流场板，其特征在于：流场反应区(6)上设置有点阵区(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈向阳，郝冬，张妍懿，陈光，明辉，杨子荣，杨沄芃，孙田，熊兴旺，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：