本实用新型专利技术公开了一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，涉及燃料电池技术领域，包括导电隔板，导电隔板的一侧设置有燃料出口、冷却剂入口和氧化剂入口，另一侧设置有氧化剂出口、冷却剂出口和燃料入口，中间的反应区两侧设置为多孔结构的流体分配区和流体集合区，流体分配区将流体导入区与反应区相连通，流体集合区将流体导出区与反应区相连通；流体导入区将燃料入口或氧化剂入口与流体分配区相连通，流体导出区将燃料出口或氧化剂出口与流体集合区相连通。本实用新型专利技术通过多孔金属与分配区和集合区的巧妙结合，使气体更加均匀地进入反应区，从而均匀分布到电极表面，有效提高燃料电池的输出性能，且整体结构简单，加工难度低。加工难度低。加工难度低。
【技术实现步骤摘要】
一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板
[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板。
技术介绍
[0002]燃料电池是一种通过电化学反应将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的能量转化装置。燃料电池具有能量转化效率高、环境友好、可利用多种燃料等优点，被视为21世纪最具发展前景的环保高效发电技术之一。燃料电池具有多种类型，目前应用最为广泛的是质子交换膜燃料电池，该类电池除具有燃料电池的一般优势外，还具有工作温度低和启停响应快等特点，在未来可广泛为汽车、轮船、无人机等提供动力，还可以用于分布式发电。
[0003]质子交换膜燃料电池的核心部件包括膜电极、气体扩散层、流场板、绝缘板和端板等。为了提高燃料电池的输出功率，通常将多个电池单元堆叠在一起组成燃料电池堆。流场板是燃料电池的重要组成部件，占燃料电池总重的60％～80％，成本占20％～30％，其作用有支撑膜电极、引导燃料、氧化剂和冷却剂在电池中流动，同时还具备导电、导热、排水等功能。流场板的结构设计时，需要考虑到燃料、氧化剂和冷却剂的流通路径，需要确保其在流场板内均匀通过入口歧管、入口流场分配区、反应区、出口流场分配区、出口歧管，进入气体扩散层和膜电极，保证电池内反应气体的供给和反应产物的顺利排出。流场板的流场分配区位于燃料、氧化剂、冷却剂进出口歧管与反应区之间，其主要作用是导流，即引导反应气体和冷却剂进入和流出反应区，其结构设计对流场板性能有重要影响。
[0004]在实际应用中，有的流场板将流场分配区与反应区融合，有的流场板将流场分配区单独配置，后者的性能一般要好于前者。单独配置的流场分配区的结构形式，有凸台型结构(如图8所示)、沟槽结构以及二者的组合结构。对于凸台型结构的流场分配区，凸台的排布形式决定分配区内流体的分布，需要设计和优化，但是设计周期较长且优化方向不明确。而且，凸台对膜电极的支撑面积较小，使得膜电极容易变形，严重影响电池性能。对于沟槽结构的流场分配区，其加工精度要求高，难度大，而且容易导致流速方向的突变，会增大气体压损，可能会损害膜电极，对燃料电池的性能和寿命造成一定影响。
[0005]专利名称为一种质子交换膜燃料电池金属双极板，公开号为CN101572318A，流场分配区采用凸台型结构，互不连接的凸台在分配区呈垂直和水平两个方向平行排列，或者呈一个方向平行排列，另一个方向交错排列，凸台形状为圆形、方形、椭圆形和梭型的一种。专利名称为一种质子交换膜燃料电池用气体流场，授权公告号为CN201845827U，流场分配区为椭圆形凸台结构，凸台长度2～5mm，宽度0.5～1.2mm，凸台间距0.3～0.9mm。此类结构中凸台的形状和排列形式对流体流动有重要影响，但是优化方向不明确导致设计周期长或者随意性较强，同时凸台对膜电极的支撑面积较小，会影响电池性能。
[0006]专利名称为冲压成型的质子交换膜燃料电池金属双极板，授权公告号为CN101937998B，流场分配区为沟槽结构，具体为至少两组断续转角导流槽，导流槽之间的转
角角度、导流槽与流场流道的转角角度在0
°
～80
°
之间。专利名称为一种质子交换膜燃料电池用气体流场，授权公告号为CN104868142B，流场分配区由平行的流线型沟槽组成，分配区流场段与平行沟槽流场段之间的拐角均为流线型。专利名称为一种大功率质子交换膜燃料电池双极板的阳极流场，授权公告号为CN215184082U，阳极流场分配区采用扇形分配+扇形点阵结构，防止氢气直接经平行直流场流出，造成整个反应区域反应不均匀，以保证电化学反应均匀高效。对于此类沟槽结构的流场分配区，其加工精度要求高，难度大，而且容易导致流速方向的突变，会增大气体压损，损害膜电极，对燃料电池的性能和寿命造成一定影响。
[0007]综上所述，单独配置的流场分配区的结构形式，有凸台型结构(如图8所示)、沟槽结构以及二者的组合结构。对于凸台型结构的流场分配区，凸台的排布形式决定分配区内流体的分布，需要设计和优化，但是设计周期较长且优化方向不明确。而且，凸台对膜电极的支撑面积较小，使得膜电极容易变形，严重影响电池性能。同时，对于沟槽结构的流场分配区，其加工精度要求高，难度大，而且容易导致流速方向的突变，会增大气体压损，可能会损害膜电极，对燃料电池的性能和寿命造成一定影响。
[0008]因此，如何开发设计一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，以实现均匀分配流体，为膜电极提供足够的支撑面积，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
[0009]本技术的目的是提供一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，实现了均匀分配流体，为膜电极提供了足够的支撑面积，同时结构简单，易加工。
[0010]为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0011]本技术一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，包括导电隔板，所述导电隔板的一侧设置有燃料出口、冷却剂入口和氧化剂入口，所述导电隔板的另一侧设置有氧化剂出口、冷却剂出口和燃料入口，导电隔板的中间设置为反应区，所述反应区紧邻的两侧设置为多孔结构的流体分配区和流体集合区，所述流体分配区将流体导入区与所述反应区相连通，所述流体集合区将流体导出区与所述反应区相连通；所述流体导入区将燃料入口或氧化剂入口与所述流体分配区相连通，所述流体导出区将燃料出口或氧化剂出口与流体集合区相连通。
[0012]优选的，所述燃料出口、冷却剂入口和氧化剂入口从上向下顺次排布，所述氧化剂出口、冷却剂出口和燃料入口从上向下顺次排布；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口旋转对称布置，所述燃料出口和燃料入口、冷却剂入口和冷却剂出口均旋转对称布置，所述流体分配区和流体集合区旋转对称布置。
[0013]优选的，燃料电池流场板设置为阴极流场板时，所述氧化剂入口通过流体导入区与所述流体分配区连接，所述氧化剂出口通过流体导出区与所述流体集合区连接；氧化剂依次通过氧化剂入口、流体导入区、流体分配区进入到反应区内，再依次经过流体集合区、流体导出区、氧化剂出口流出，完成氧化剂在阴极流场板内的流通作业；
[0014]燃料电池流场板设置为阳极流场板时，所述燃料入口通过流体导入区与所述流体分配区连接，所述燃料出口通过流体导出区与所述流体集合区连接；燃料依次通过燃料入
口、流体导入区、流体分配区进入到反应区内，再依次经过流体集合区、流体导出区、燃料出口流出，完成燃料在阳极流场板内的流通作业。
[0015]优选的，所述反应区内的流场设置为沟脊结构，所述沟脊结构设置为平行直流场、蛇形流场或波浪形流场。
[0016]优选的，所述流体分配区和流体集合区均设置为多孔结构，包括凹槽和多孔金属，所述多孔金属与所述凹槽相匹配并定位放置在凹槽内部。
[0017]优选的，所述流体分配区包括流体分配区凹槽和多孔金属，所述流体集合区包括流体集合区凹槽和多孔金属，所述流体分配区本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，其特征在于：包括导电隔板(1)，所述导电隔板(1)的一侧设置有燃料出口(2)、冷却剂入口(3)和氧化剂入口(4)，所述导电隔板(1)的另一侧设置有氧化剂出口(8)、冷却剂出口(9)和燃料入口(10)，导电隔板(1)的中间设置为反应区(7)，所述反应区(7)紧邻的两侧设置为多孔结构的流体分配区(6)和流体集合区(12)，所述流体分配区(6)将流体导入区(5)与所述反应区(7)相连通，所述流体集合区(12)将流体导出区(11)与所述反应区(7)相连通；所述流体导入区(5)将燃料入口(10)或氧化剂入口(4)与所述流体分配区(6)相连通，所述流体导出区(11)将燃料出口(2)或氧化剂出口(8)与流体集合区(12)相连通。2.根据权利要求1所述的带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，其特征在于：所述燃料出口(2)、冷却剂入口(3)和氧化剂入口(4)从上向下顺次排布，所述氧化剂出口(8)、冷却剂出口(9)和燃料入口(10)从上向下顺次排布；所述氧化剂入口(4)和所述氧化剂出口(8)旋转对称布置，所述燃料出口(2)和燃料入口(10)、冷却剂入口(3)和冷却剂出口(9)均旋转对称布置，所述流体分配区(6)和流体集合区(12)旋转对称布置。3.根据权利要求1所述的带有多孔金属分配区和集合区的燃料电池流场板，其特征在于：燃料电池流场板设置为阴极流场板时，所述氧化剂入口(4)通过流体导入区(5)与所述流体分配区(6)连接，所述氧化剂出口(8)通过流体导出区(11)与所述流体集合区(12)连接；氧化剂依次通过氧化剂入口(4)、流体导入区(5)、流体分配区(6)进入到反应区(7)内，再依次经过流体集合区(12)、流体导出区(11)、氧化剂出口(8)流出，完成氧化剂在阴极流场板内的流通作业；燃料电池流场板设置为阳极流场板时，所述燃料入口(10)通过流体导入区(5)与所述流体分配区(...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢广轩，高建平，侯秦龙，杨帅，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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