【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池领域或者双极板领域，特别涉及一种喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构。
技术介绍
1、现如今全球气候变暖问题日益加剧，同时部分国家地区的冲突矛盾使世界发展局势变得愈发紧张，能源短缺形势也愈演愈烈。寻找可靠有效的传统能源代替物，是解决上述气候和能源问题的关键手段。氢能则是整个能源体系中的重要一环，处于能源产业的“龙头”地位，具有可再生、能量密度大的特点。以氢能为动力来源的质子交换膜燃料电池汽车，具有低噪声、运行稳、功率高、无污染的特点，成为新能源汽车的重要一环。
2、显而易见地，质子交换膜燃料电池汽车最重要的部件就是质子交换膜燃料电池。而双极板是质子交换膜燃料电池的一大关键组件，极板上分布有流道，可传输反应气体和排出液态水，同时支撑着膜电极。双极板又称为集流板，能起到收集和传导电流的作用。因此，研究其自身的水传输和传热传质性能对电池的水热管理起到重要影响作用。
3、流道的结构决定了双极板流场的类型，决定了极板的多相流动性和传热传质性能,而双极板的种类对燃料电池的性能有着重要影响作用。从目前的双极板发展形势来说，主要集中在流场流道形状的设计和优化，而能够同时满足电池水热管理的双极板类型少之又少。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，在传统的直通道流场中设有喷嘴形状的喷射段，依靠喷射段的特性，能够有效传输反应气体至多孔介质反应区，增大反应气体传输效率，提高反应气体浓度和电流密度，进一步
2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，在反应气体通道总进口与反应气体通道总出口之间设有若干平行的喷射通道，每个所述喷射通道上设有若干喷射段，相邻所述喷射段之间通过过渡段连通；所述喷射段上流道脊，用于在喷射段两侧形成向中心射流的流道，使得反应气体在流道运输的速度和压力大大增加，提升了传质效率。同时，喷射段的存在造成了气体在喷射段沿流向运动时会产生阻碍作用，导致气体被强制向流道底部运输，从而更有效的将反应气体传送到多孔介质区参与电化学反应。
4、进一步，所述流道脊将喷射段分为中间通道和喷射通道，所述中间通道位于流道中心，两个所述喷射通道位于中间通道两侧，所述中间通道和喷射通道在过渡段处形成汇流。
5、进一步，所述中间通道的横截面面积大于喷射通道中最大横截面面积。
6、进一步，所述流道脊为纵向贯穿喷射段的空隙，通过电流集中在流道脊上，用于提升电池中心区域的电化学反应速率。
7、进一步，所述流道脊末端设有渐缩部分，用于使中间通道的出口和喷射通道的出口渐缩，且所述中间通道出口渐缩角θ2小于喷射通道的出口渐缩θ1。
8、进一步，所述中间通道出口渐缩角θ2为20～25°，所述喷射通道的出口渐缩θ1为26～30°。
9、进一步，所述喷射段的长度为喷射通道长度的10％～20％；所述过渡段的宽度为喷射段宽度的40％～50％，且所述中间通道的宽度小于过渡段的宽度。
10、进一步，相邻所述喷射段之间的过渡段长度相同。
11、进一步，沿流向方向过渡段长度递减。
12、本专利技术的有益效果在于：
13、1.本专利技术所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，每个所述喷射通道上设有若干喷射段，相邻所述喷射段之间通过过渡段连通；所述喷射段上流道脊，在喷射段两侧形成向中心射流的流道，使得反应气体在流道运输的速度和压力大大增加，提升了传质效率。同时，喷射段的存在造成了气体在喷射段沿流向运动时会产生阻碍作用，导致气体被强制向流道底部运输，从而更有效的将反应气体传送到多孔介质区参与电化学反应。
14、2.本专利技术所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，所述流道脊将喷射段分为中间通道和喷射通道，流道脊能够对反应气体的传输和液态水的排出起到分流作用，有效避免了反应气体的运输不通畅和液态水不能及时排出的问题。
15、3.本专利技术所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，为纵向贯穿喷射段的空隙，能够增大整个燃料电池流场的电流密度，从而提升电化学反应速率。
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1.一种喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，在反应气体通道总进口与反应气体通道总出口之间设有若干平行的喷射通道，每个所述喷射通道上设有若干喷射段(1)，相邻所述喷射段(1)之间通过过渡段(2)连通；所述喷射段(1)上流道脊(3)，用于在喷射段(1)两侧形成向中心射流的流道。
2.根据权利要求1所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述流道脊(3)将喷射段(1)分为中间通道(1-1)和喷射通道(1-2)，所述中间通道(1-1)位于流道中心，两个所述喷射通道(1-2)位于中间通道(1-1)两侧，所述中间通道(1-1)和喷射通道(1-2)在过渡段(2)处形成汇流。
3.根据权利要求2所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述中间通道(1-1)的横截面面积大于喷射通道(1-2)中最大横截面面积。
4.根据权利要求2所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述流道脊(3)为纵向贯穿喷射段(1)的空隙，通过电流集中在流道脊(3)上，用于提升电池中心区域的电化学反应速率。
5.根据权利要求4所述的
6.根据权利要求4所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述中间通道(1-1)出口渐缩角θ2为20～25°，所述喷射通道(1-2)的出口渐缩θ1为26～30°。
7.根据权利要求2所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述喷射段(1)的长度为喷射通道长度的10％～20％；所述过渡段(2)的宽度为喷射段(1)宽度的40％～50％，且所述中间通道(1-1)的宽度小于过渡段(2)的宽度。
8.根据权利要求1所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，相邻所述喷射段(1)之间的过渡段(2)长度相同。
9.根据权利要求1所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，沿流向方向过渡段(2)长度递减。
...【技术特征摘要】
1.一种喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，在反应气体通道总进口与反应气体通道总出口之间设有若干平行的喷射通道，每个所述喷射通道上设有若干喷射段(1)，相邻所述喷射段(1)之间通过过渡段(2)连通；所述喷射段(1)上流道脊(3)，用于在喷射段(1)两侧形成向中心射流的流道。
2.根据权利要求1所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述流道脊(3)将喷射段(1)分为中间通道(1-1)和喷射通道(1-2)，所述中间通道(1-1)位于流道中心，两个所述喷射通道(1-2)位于中间通道(1-1)两侧，所述中间通道(1-1)和喷射通道(1-2)在过渡段(2)处形成汇流。
3.根据权利要求2所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述中间通道(1-1)的横截面面积大于喷射通道(1-2)中最大横截面面积。
4.根据权利要求2所述的喷嘴式质子交换膜燃料电池流场结构，其特征在于，所述流道脊(3)为纵向贯穿喷射段(1)的空隙，通过电流集中在流道脊(3)上，用于提升电池中心区域的电化学反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：董非，覃文山，尹必峰，倪捷，黄福享，贾和坤，解玄，许晟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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