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一种具有仿生流道的极板及燃料电池、车辆制造技术

技术编号:43221331 阅读:33 留言:0更新日期:2024-11-05 17:13
本发明专利技术公开了一种具有仿生流道的极板及燃料电池、车辆,包括极板本体,在极板本体的中心设置流场总入口,从流场总入口底部向四周均匀分岔为四条第一级主流道,每条第一级主流道各自分流出两个第二级分流道;在每个第二级分流道上分流出若干枝梢末流道,每个第二级分流道上的干枝梢末流道为平行分布。为了进一步的强化流动和传质,第二级分流道及之后流道设置了变截面渐缩结构,并在每级分岔口前端设置微拐角,每一级分支均匀分配至下级,在蝶翅脉管和变径渐缩结构协同作用下,具有能量消耗小,流动阻力低以及物质和能量交换效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池领域,具体涉及一种具有仿生流道的极板、燃料电池和车辆。


技术介绍

1、燃料电池是一种直接将燃料化学能转化为电能,且高效、清洁的能源利用装置。其中质子交换膜燃料电池(pemfc)尤为突出,其能源转换效率高达60%,运行温度低,操作低噪音、快速启动且可靠,维护简便,技术成熟,广泛应用于交通、航天、便携能源及热电联产等领域。尽管如此,pemfc的商业化仍面临性能提升、热管理、水管理及寿命延长等诸多技术挑战。

2、在pemfc中双极板是核心组件,负责传输反应物、促进散热与排水,并支撑电极,其流道设计至关重要,影响整体性能,极板的形状设计主要基于其功能需求,即为了确保反应气体的均匀分布、有效收集和传导电流,以及提供足够的机械支撑。目前现有的极板流道主要包括平行、蛇形、交指形流场等,但是这些双极板均存在着压损高、热气流不均、局部过热(“热点”)及排水难题等问题。平行流道设计简单、容易制造和维护,液体和气体分配均匀,但分流不均,热管理困难;蛇形流道充分混合,压降大,但会出现热气流不均、局部过热问题;交指形流道排水好、气体与触媒接触好,但本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有仿生流道的极板,其特征在于,包括极板本体,在极板本体的中心设置流场总入口,从流场总入口底部向四周均匀分岔为四条第一级主流道,每条第一级主流道各自分流出两个第二级分流道;每个第二级分流道沿着反应物的流动方向经过逐级分叉,依次分流出若干枝梢末流道和支流道,枝梢末流道的长度逐级减小,支流道的截面积也逐级减小,且两个第二级分流道形成的岔口以及枝梢末流道与和其一起分叉出的支流道形成的岔口夹角均为锐角。

2.如权利要求1所述的具有仿生流道的极板,其特征在于,所述的第二级主流道包括依次连接的第一段主流道、第二段主流道和第三段主流道;第一段主流道与第一级主流道的夹角为130°-1...

【技术特征摘要】

1.一种具有仿生流道的极板,其特征在于,包括极板本体,在极板本体的中心设置流场总入口,从流场总入口底部向四周均匀分岔为四条第一级主流道,每条第一级主流道各自分流出两个第二级分流道;每个第二级分流道沿着反应物的流动方向经过逐级分叉,依次分流出若干枝梢末流道和支流道,枝梢末流道的长度逐级减小,支流道的截面积也逐级减小,且两个第二级分流道形成的岔口以及枝梢末流道与和其一起分叉出的支流道形成的岔口夹角均为锐角。

2.如权利要求1所述的具有仿生流道的极板,其特征在于,所述的第二级主流道包括依次连接的第一段主流道、第二段主流道和第三段主流道;第一段主流道与第一级主流道的夹角为130°-140°;第一段主流道与第二段主流道的夹角为130°-140°;第二段主流道和第三段主流道的夹角为130°-140°。

3.如权利要求1所述的具有仿生流道的极板,其特征在于,由同一个主流道分流出的两个第二级分流道的第一段主流道之间的夹角为45~55°。

4.如权利要求1所述的具有仿生流道的极板,其特征在于,第二级分流道沿着反应物的...

【专利技术属性】
技术研发人员:于泽庭吴皓南
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:

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