一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构制造技术

一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，流场为平行沟槽，其特征在于所述流场的平行沟槽的口径自入口到出口逐渐缩小，呈线性递减，流场的平行沟槽入口截面积∶出口截面积＝２∶１。本发明专利技术的优点是：可以防止双极板流道进口段膜失水，又可以防止出口段电极被液态水淹，使燃料电池长时间稳态运行。既适用于阴极空气流场，也适用于阳极氢气流场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池用双 极板。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，增湿引入的气态水和燃料电池中电化学 反应生成的水均需要排除电池。在PEMFC工作过程中，沿气体流动方向，随着 电化学反应的进行，生成水不断累积，会在流场某一个界面处，水蒸气达到饱 和，出现液态水，液态水如果不及时的被排除电池，在流场或电极表面内累计 会增大气体传递阻力，增大浓差极化，导致电池放电性能降低；同时，还会使 流场内各个沟槽内气体分布不均，各个单电池内气体分配不均，从而使电池堆 电压分配不均。因此，有效地将PEMFC内的液态水排出电池是PEMFC稳定运行 的关键。通常条件下液态水是通过尾气的流动带出电池的，为了使液态水顺利 离开，减小电极表面和流场表面对液态水的吸附阻力，现有技术中有将流场增 水化处理的方法。现有技术的将流场增水化处理的方法的不足是只是使流场 不易于结水，没有改变电池内的水排出的方式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有利于水管理的燃料电池双极板，使燃料电池 反应气沿双极板流道流动方向边反应边流动的过程中，流速不断增大，压力不 断下降，在出口处流速最大，压力最小，从而使部份液态水蒸发，余下液态水 被高速流动的尾气带出电池。有效地防止液态水在电池堆出口段累计。本专利技术 的技术方案是； 一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，流场为平行沟 槽，其特征在于所述流场的平行沟槽的口径自入口到出口逐渐縮小，呈线性递减，流场的平行沟槽入口截面积出口截面积=2 : i。本专利技术所述的一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，其特征在于所述流场的平行沟槽的宽度在0. 5 1. 5mm之间，深度在0. 5 1. 0mm之间。本专利技术所述的一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，其特征在于3所述的流场的平行沟槽的口径自入口到出口逐渐縮小，呈线性递减，是流场的 平行沟槽的宽度不变，深度线性递减，或者是流场的平行沟槽的深度不变，宽 度线性递减，或者是流场的平行沟槽的宽度和深度都线性递减。本专利技术的原理是燃料电池双极板流场的进UI部份，气体浓度相对于出口 段较大，特别是空气屮氧气的浓度，因此，燃料电池双极板流场的进口部份反 应速度较快，产生的废热较多。由于进口处气体内湿度往往是不饱和的，进口 段通道宽，气体流速就会相对较低，雷诺准数小，有利于缓解膜中水分大量蒸 发而导致膜失水。由于燃料电池内阴极反应生成水，而在出口段，通常条件下， 反应气已经处于饱和状态，已经有液态水出现。因此，出口段通道窄，会使气 体流速快，压力降低，从而促进部份液态水汽化，同时快速移动的气体还可以 把液态水带出电池。本专利技术具有如下优点1、 可以防止双极板流道进口段膜失水，乂可以防止出口段电极被液态水淹， 使燃料电池长时间稳态运行。2、 本专利技术的流场结构既适用于阴极空气流场，也适用于阳极氢气流场。 附图说明本专利技术有附图3幅，其中 附图1是本专利技术的双极板的构造立体示意图。 附图2是本专利技术的双极板的主视示意图。 附图3是本专利技术的双极板的俯视示意图。 具体实施例方式如图1所示，流场为平行沟槽，沟槽的口径自入口到出口逐渐縮小。可以 保持沟槽的宽度O. 5 1. 2mm不变，沟槽的深度由0. 5 1. O咖线性递减到O. 25 0. 5腿;或沟槽的深度O. 5腿不变，沟槽宽度由1. 0 1. 2线性递减到0. 5 0. 6mm。实例1:流场总长500mm，保持沟槽宽度卜l. 2mm不变，阴极沟槽进口处深为0. 5mm， 逐渐线性递减到出口的0. 25mm。这样气体流速在出口处就相对于0. 5腿深的沟 槽，提高了 l倍。 实例2:流场总长500mm，保持沟槽宽度0. 8-1. Omm不变，阳极沟槽进口处深为0.6mm，逐渐线性递减到出口的0.2mm。这样气体流速在出口处就相对于0. 5mm深的沟槽，提高了2倍，有利于液态水的脉冲排出。实例3:流场总长500mm，保持沟槽深度0. 5mm不变，阴极沟槽进口处宽为1. 4mm， 逐渐线性递减到出口的0. 7ram。这样气体流速在出口处就相对于1. 4mm宽的沟槽， 提高了 l倍。 实例4:流场总长500ram，保持沟槽深度度0. 4mm不变，阳极沟槽进口处宽为1. 5mm， 逐渐线性递减到出口的O. 5mm。这样气体流速在出口处就相对于0. 5mm深的沟槽， 提高了2倍，有利于累计的液态水的脉冲排出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，流场为平行沟槽，其特征在于所述流场的平行沟槽的口径自入口到出口逐渐缩小，呈线性递减，流场的平行沟槽入口截面积∶出口截面积＝２∶１。

【技术特征摘要】
1、一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，流场为平行沟槽，其特征在于所述流场的平行沟槽的口径自入口到出口逐渐缩小，呈线性递减，流场的平行沟槽入口截面积∶出口截面积＝2∶1。2、 根据权利要求i所述的一种有利于水管理的燃料电池双极板流场结构，其特征在于所述流场的平行沟槽的宽度在0. 5 1. 5mm之间，深...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洪峰，孙昕，傅云峰，燕希强，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[]