一种仿鱼骨形燃料电池流场结构制造技术

本发明专利技术提供了一种仿鱼骨形燃料电池流场结构，所述燃料电池流场结构由若干仿鱼骨形流道组成，用于将反应介质输送至反应区；所述仿鱼骨形流道包括鱼骨形流道主干和鱼骨形流道分支，所述鱼骨形流道主干至少一侧分布若干鱼骨形流道分支；所述鱼骨形流道主干一侧的鱼骨形流道分支与相邻的鱼骨形流道主干连通或与相邻的鱼骨形流道主干另一侧的鱼骨形流道分支连通

【技术实现步骤摘要】
一种仿鱼骨形燃料电池流场结构


[0001]本专利技术涉及质子交换膜燃料电池
，具体涉及一种仿鱼骨形燃料电池流场结构
。

技术介绍

[0002]化石燃料的巨量使用，使能源短缺问题越来越严重，同时也造成了温室气体的大量排放，导致全球气候日益变暖
。
寻找可替代的绿色清洁能源被认为是解决该问题的关键
。
而在能源动力工程中，氢能以其可再生
、
无污染等优点成为研究的热点
。
而以氢能为动力来源的质子交换膜燃料电池以其高功率密度
、
零污染物
、
低工作温度等特点得到各国研究人员的广泛关注
。
在质子交换膜燃料电池工作过程中会产生大量液态水，如不及时排出会造成“水淹”现象
。
同时，在低温环境下，燃料电池的水管理还极大影响了电池的冷启动性能，如果液态水被冻结在流道或者气体扩散层而无法被融化排出，会堵塞通道，使反应气体无法到达反应区，使电池无法正常启动，因此其量产还存在较大问题
。
[0003]而流场的性能取决于流场的结构，优良的流场结构设计可以提高燃料电池的排水速度
。
常见的流场形状有直通道流场
、
蛇形通道流场
、
波浪通道流场等等，然而传统的流场结构因为不能同时兼顾排水和供气的良好性能而影响了燃料电池的运行性能
。
研究人员在此又设计出了如仿生流场
、3D
细网格流场
、/>金属泡沫流场等新型流场，一定程度上改善了燃料电池流道的水管理性能
。
[0004]但目前存在的新型流场中，大多数结构的设计的较为复杂，不利于加工，将其应用到质子交换膜燃料电池上，无法实现大量的商业化应用，且很少考虑到低温环境流道的结冰融化性能
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足和加工的复杂问题，本专利技术的目的在于提供一种仿鱼骨形燃料电池流场结构
。
本专利技术在所述仿鱼骨形燃料电池流场设计了鱼骨状的流道结构，所述鱼骨状流道分为主干和分支结构，分支均匀间隔分布在主干上，深度小于主干，且流道之间是相互连通的
。
鱼骨状的流场结构能加快融化结冰的液态水，提高电池冷启动性能，分支结构的存在能够对液态水起到疏散作用，防止单个流道中液态水过多而堵塞通道，有效阻止了“水淹”现象
。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述目的的：
[0007]一种仿鱼骨形燃料电池流场结构，所述燃料电池流场结构由若干仿鱼骨形流道组成，用于将反应介质输送至反应区；所述仿鱼骨形流道包括鱼骨形流道主干和鱼骨形流道分支，所述鱼骨形流道主干至少一侧分布若干鱼骨形流道分支；所述鱼骨形流道主干一侧的鱼骨形流道分支与相邻的鱼骨形流道主干连通或与相邻的鱼骨形流道主干另一侧的鱼骨形流道分支连通
。
所述仿鱼骨形流道能提高流道低温环境下的融冰特性，提高燃料电池冷启动性能
。
同时分支结构可以疏散流道聚集的液态水，有效防止燃料电池“水淹”现象
。
[0008]进一步，所述鱼骨形流道分支的长度通过鱼骨形流道主干流道的入口气体质量流量和气体流速大小确定，表达式如下：
[0009][0010]其中：为鱼骨形流道分支（
mm
）；
Q
为气体质量流量（
Kg/s
），
‑
空气密度（
Kg/m3），
U
‑
入口气体流速（
m/s
），
‑
主干深度
(mm)
；
n
‑
修正系数
。
[0011]进一步，所述鱼骨形流道分支为直线型或者弧线型
。
[0012]进一步，所述鱼骨形流道主干和鱼骨形流道分支的横截面形状为正方形或长方形或圆形或三角形或多边形
。
[0013]进一步，所述鱼骨形流道主干的宽度为整个流场宽度的
1%~10%
；例如
1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%
或
10%
等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
所述鱼骨形流道主干的深度为
0.5~2.5mm。
[0014]进一步，所述鱼骨形流道分支的深度小于鱼骨形流道主干的深度，所述鱼骨形流道分支的深度为鱼骨形流道主干深度的
80%~90%。
例如
80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%
或
90%
等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0015]进一步，所述鱼骨形流道分支的宽度为流场宽度的
10%~20%。
例如
10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%
或
20%
等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0016]进一步，所述鱼骨形流道分支与鱼骨形流道主干之间的夹角为
100
°
~130
°
。
例如
100
°
、103
°
、106
°
、109
°
、112
°
、115
°
、118
°
、121
°
、124
°
、127
°
或
130
°
等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0017]进一步，相邻所述鱼骨形流道分支之间的间距为鱼骨形流道主干长度的
5%~10%。
例如
5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%
或
10%
等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0018]进一步，所述鱼骨形流道主干两侧分别分布若干鱼骨形流道分支；所述鱼骨形流道主干一侧的鱼骨形流道分支与相邻的鱼骨形流道主干另一侧的鱼骨形流道分支连通；相邻两个所述鱼骨形流道主干之间的鱼骨形流道分支呈“m”型
。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]1．本专利技术所述的仿鱼骨形燃料电池流场结构，由若干仿鱼骨形流道组成，用于将反应介质输送至反应区；所述仿鱼骨形流道包括鱼骨形流道主干和鱼骨形流道分支，所述鱼骨形流道主干至少一侧分布若干鱼骨形流道分支，所述鱼骨形流道主干一侧的鱼骨形流道分支与相邻的鱼骨形流道主干连通或与相邻的鱼骨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种仿鱼骨形燃料电池流场结构，其特征在于，所述燃料电池流场结构由若干仿鱼骨形流道组成，用于将反应介质输送至反应区；所述仿鱼骨形流道包括鱼骨形流道主干（1）和鱼骨形流道分支（2），所述鱼骨形流道主干（1）至少一侧分布若干鱼骨形流道分支（2）；所述鱼骨形流道主干（1）一侧的鱼骨形流道分支（2）与相邻的鱼骨形流道主干（1）连通或与相邻的鱼骨形流道主干（1）另一侧的鱼骨形流道分支（2）连通
。2.
根据权利要求1所述的仿鱼骨形燃料电池流场结构，其特征在于，所述鱼骨形流道分支（2）的长度通过鱼骨形流道主干（1）流道的入口气体质量流量和气体流速大小确定，表达式如下：；其中：为鱼骨形流道分支（2）（
mm
）；
Q
为气体质量流量（
Kg/s
），
‑
空气密度（
Kg/m3），
U
‑
入口气体流速（
m/s
），
‑
主干深度
(mm)
；
n
‑
修正系数
。3.
根据权利要求1所述的仿鱼骨形燃料电池流场结构，其特征在于，所述鱼骨形流道分支（2）为直线型或者弧线型
。4.
根据权利要求1所述的仿鱼骨形燃料电池流场结构，其特征在于，所述鱼骨形流道主干（1）和鱼骨形流道分支（2）的横截面形状为正方形或长方形或圆形或三角形或...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃文山，黄建军，刘全，董非，王芳永，
申请(专利权)人：江苏毅合捷汽车科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：