本实用新型专利技术公开了一种具有树形仿生流道的电解水制氢双极板，包括主进口、主出口和至少一组流道，每组流道包括进口流道、出口流道和树形流道，树形流道的进口端与进口流道连通，树形流道的出口端与出口流道连通，其中，树形流道包括若干一级流道、若干二级流道、...，若干n级流道，一级流道的进口端与进口流道连通，n级流道的出口端与出口流道连通，树形流道的总横截面积沿流体的流动方向逐渐增大。本实用新型专利技术提出的双极板通过增加流体沿程流道截面积，有效降低流体沿程流阻，从而降低整个流道面内阻力，降低流道入口处所需压力，有利于双极板大面积、长流道尺寸的设计，从而有利于质子交换膜电解水制氢双极板大面积尺寸和质子交换膜电解槽大型化发展。子交换膜电解槽大型化发展。子交换膜电解槽大型化发展。
【技术实现步骤摘要】
具有树形仿生流道的电解水制氢双极板
[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种具有树形仿生流道的电解水制氢双极板。
技术介绍
[0002]为缓解环境污染问题，人们在能源供应方面进行了探索。由于可再生能源地域发展不均衡、波动性大、消纳间歇等问题未能得到实质性解决，而电解水制氢通过能量转换，很好的解决了上述问题。质子交换膜电解水制氢技术是目前比较成熟的电解水制氢技术，质子交换膜电解槽主要由膜电极、气体扩散层、流场板等主要部件构成。为了提高质子交换膜电解水制氢单槽输入功率和产氢速率，需要提高电解槽单池有效制氢面积。流场板作为电解槽核心部件之一，起到传输电子、疏导气液混合物等作用。随着极板面积的增加，流场板上液体流道变长，流动阻力随之增加，并产生流动死区，严重时局部产生热点造成膜电极等部件损坏，降低电解槽使用效率，缩短电解槽使用寿命。
[0003]此外，质子交换膜电解槽制氢技术具有电流密度大的特点，电解槽内氧水比较高，过高的流动阻力会限制气体的顺利排出，从而限制电解槽操作电流密度。尤其是在使用大面积流场和极板时，随着极板面积的增大和流道的延长，流动阻力持续升高，气水混合物无法及时有效排出，电解槽性能随之下降，甚至可能出现局部过热，损坏电解槽的危险。
技术实现思路
[0004]技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的实施例提出一种流动阻力较低的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板。
[0005]本技术实施例的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板包括主进口、主出口和至少一组流道，每组流道包括进口流道、出口流道和树形流道，所述进口流道与所述主进口连通，所述出口流道与所述主出口连通，所述树形流道的进口端与所述进口流道连通，所述树形流道的出口端与所述出口流道连通，
[0006]其中，所述树形流道包括若干一级流道、若干二级流道、...，若干n级流道，n大于等于3，所述一级流道的进口端与所述进口流道连通，多个所述一级流道的出口端与一个所述二级流道的进口端连通，...，多个所述n
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1级流道的出口端与一个所述n级流道的进口端连通，所述n级流道的出口端与所述出口流道连通，所述树形流道的总横截面积沿流体的流动方向逐渐增大。
[0007]本技术针对大面积质子交换膜电解水制氢双极板流道阻力大、压降大，局部可能产生流动死区，气体无法及时排出的问题，提出通过增加流体沿程流道(即树形流道)截面积，有效降低流体沿程流阻，从而降低整个流道面内阻力，降低流道入口处所需压力。整个流道面内流动阻力的降低，有利于双极板大面积、长流道尺寸的设计，从而有利于质子交换膜电解水制氢双极板大面积尺寸和质子交换膜电解槽大型化发展。
[0008]此外，本技术实施例提供的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板可以根据
实际活性面积设计需求，增加树形流道的子流道级数，即增加树形流道内流体的汇合次数，实现增加流道长度，而同时流体的流阻不会相应增加。并且，还可以根据设计活性面积需求，设置多组流道，使双极板面积成倍的增加，而同时流体的流阻不会相应增加。
[0009]在一些实施例中，所述二级流道的横截面积大于与其连通的多个所述一级流道的横截面积之和，所述n级流道的横截面积大于与其连通的多个所述n
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1级流道的横截面积之和。
[0010]在一些实施例中，所述二级流道的横截面积为与其连通的多个所述一级流道的横截面积之和的1.4
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1.6倍，和/或，所述n级流道的横截面积为与其连通的多个所述n
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1级流道的横截面积之和的1.4
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1.6倍。
[0011]在一些实施例中，所述一级流道、所述二级流道、...，和/或所述n级流道的单个横截面积沿流体的流动方向逐渐增大。
[0012]在一些实施例中，所述一级流道、所述二级流道、...，和/或所述n级流道的出口端的横截面积为其进口端的横截面积的1.1
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1.2倍。
[0013]在一些实施例中，所述进口流道和所述出口流道相互平行且均沿第一方向延伸，每组流道中所述进口流道的长度大于所述出口流道的长度。
[0014]在一些实施例中，所述树形流道呈轴对称结构，所述树形流道的对称轴与所述第一方向相互垂直。
[0015]在一些实施例中，双极板包括多组流道，多组流道在所述第一方向上间隔排布，相邻两组流道呈中心对称，一组流道中的进口流道与相邻流道中的出口流道在所述第一方向上相对。
[0016]在一些实施例中，所述进口流道的延伸方向与所述树形流道的进口端朝向之间的角度为75度
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105度。
[0017]在一些实施例中，所述出口流道的延伸方向与所述树形流道的出口端朝向之间的角度为75度
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105度。
附图说明
[0018]图1是本技术实施例提供的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板的示意图。
[0019]图2是本技术实施例提供的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板中一组流道的示意图。
[0020]附图标记：
[0021]进口流道1、第一进口流道101、第二进口流道102、出口流道2、第一出口流道201、第二出口流道202、树形流道3、一级流道31、二级流道32、三级流道33、第一树形流道301、第二树形流道302。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0023]下面根据图1和图2描述本技术实施例提供的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板，双极板包括主进口、主出口和至少一组流道。其中每组流道均包括进口流道1、出口流道2和树形流道3，进口流道1与主进口连通，出口流道2与主出口连通。树形流道3具有进口端和出口端，树形流道3的进口端与进口流道1连通，树形流道3的出口端与出口流道2连通。
[0024]其中，树形流道3包括沿流体的流动方向依次相连的多级子流道。具体地，树形流道3包括若干一级流道31、若干二级流道32、...，若干n级流道，n大于等于3。一级流道31、二级流道32、...，n级流道在流体的流动方向上依次连通，一级流道31的进口端作为树形流道3的进口端，与进口流道1连通。多个一级流道31的出口端与一个二级流道32的进口端连通，以便多个一级流道31中的气液混合物汇入一个二级流道32中，...，多个n
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1级流道的出口端与一个n级流道的进口端连通，以便多个n
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1级流道中的气液混合物汇入一个n级流道中。n级流道的出口端作为树形流道3的出口端，与出口流道2连通。
[0025]并且，树形流道3的总横截面积沿流体的流动方向逐渐增大，流体的流动方向为从一级流道31、二级流道32、...向n级流道的流动方向，树形流道3的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有树形仿生流道的电解水制氢双极板，其特征在于，包括主进口、主出口和至少一组流道，每组流道包括进口流道、出口流道和树形流道，所述进口流道与所述主进口连通，所述出口流道与所述主出口连通，所述树形流道的进口端与所述进口流道连通，所述树形流道的出口端与所述出口流道连通，其中，所述树形流道包括若干一级流道、若干二级流道、...，若干n级流道，n大于等于3，所述一级流道的进口端与所述进口流道连通，多个所述一级流道的出口端与一个所述二级流道的进口端连通，...，多个所述n
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1级流道的出口端与一个所述n级流道的进口端连通，所述n级流道的出口端与所述出口流道连通，所述树形流道的总横截面积沿流体的流动方向逐渐增大。2.根据权利要求1所述的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板，其特征在于，所述二级流道的横截面积大于与其连通的多个所述一级流道的横截面积之和，所述n级流道的横截面积大于与其连通的多个所述n
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1级流道的横截面积之和。3.根据权利要求2所述的具有树形仿生流道的电解水制氢双极板，其特征在于，所述二级流道的横截面积为与其连通的多个所述一级流道的横截面积之和的1.4
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1.6倍，和/或，所述n级流道的横截面积为与其连通的多个所述n
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1级流道的横截面积之和的1.4
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1.6倍。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的具有树...
【专利技术属性】
技术研发人员：张赛，赵宇峰，梅武，孙流莉，
申请(专利权)人：长春绿动氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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