[发明专利]一种燃料电池用鱼鳞仿生结构的流道

说明书

本发明涉及一种燃料电池用鱼鳞仿生结构的流道，它属于燃料电池技术领域。本发明的目的是解决现有燃料电池流道存在的排水不畅导致电池性能降低的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种燃料电池用鱼鳞仿生结构的流道，其包括极板主体、气体流道、脊、装配孔、反应气体入口、冷却液入口、冷却液出口、反应气体出口、气体扩散层和若干鱼鳞仿生导流板。所述气体扩散层上表面与蛇形流道相对应的表面上设置有凸起的若干鱼鳞仿生导流板，所述若干鱼鳞仿生导流板均匀的设置在蛇形流场中；所述鱼鳞仿生导流板的排列方式为相邻两排交错排列。本发明具有提高电池的性能和稳定性的优点。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用鱼鳞仿生结构的流道，它属于燃料电池技术领域。

背景技术

传统能源结构与利用越来越难以适应现代人类的生存需求。面对能源危机的严重挑战，世界各国都投入巨资进行清洁能源的研究与开发。研究人员们发现氢能源将是未来代替汽油、柴油等的理想清洁能源。

燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特点是由于反应过程中不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率高达60％～80％，实际使用效率则是普通内燃机的2～3倍。另外，它还具有燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池分支中的一种，其最大优越性体现在工作温度低，其最佳工作温度为80℃左右，但在室温也能正常工作，适宜于较频繁启动的场合，而且启动快，具有比其他类型的燃料电池更高的功率密度以及比蓄电池电动车连续行驶更长的距离等优点。它可在较大电流密度下工作，既可用作固定电站又可作为移动运输工具的电源。特别是近几年，由于人们环保意识的增强以及对化石燃料有限性取得的共识，世界上掀起了研究和开发PEMFC的热潮，PEMFC有望成为取代目前汽车动力的最有竞争力的动力源之一。

气体扩散层与燃料电池的极板紧密相连，构成了传质通道，是质子交换膜燃料电池的重要组成部件，气体扩散层的主要功能是支撑催化剂层、稳定电极结构、为电极反应提供气体通道、电子通道和排水通道，极板的主要功能是均匀分配反应气体、实现阴阳两极电子传导、及时散热等，燃料电池的生成物水在催化层中生成并通过气体扩散层到达流场中，流场结构形式与水在流场内的流动状态密切相关，若流场内的水不能及时排出，将会出现“水淹现象”，使得电池性能降低，因此，可以通过优化流场结构使燃料电池的生成物水更快排出，从而提升电池的性能。

发明内容

本发明的目的是解决现有燃料电池流道存在的上述技术问题，提供一种燃料电池用鱼鳞仿生结构的流道。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种燃料电池用鱼鳞仿生结构的流道，其包括极板主体、气体流道、脊、装配孔、反应气体入口、冷却液入口、冷却液出口、反应气体出口、气体扩散层和若干鱼鳞仿生导流板；其中，所述极板主体为平板，在极板主体的表面横向设有若干凹槽形长直流道，在极板主体的表面竖向设有若干凹槽形短直流道，所述长直流道和短直流道相连构成传质和排出反应物水的蛇形流道；相邻两长直流道之间形成脊，脊的宽度相同；所述蛇形流道一端为反应气体入口，另一端为反应气体出口，反应气体入口和反应气体出口分别位于极板主体的对角上；所述极板主体设有蛇形流道的主表面与气体扩散层的上表面紧密相连共同构成气体流道；所述气体扩散层为均匀的多孔质材料的平板，所述气体扩散层上表面与蛇形流道相对应的表面上设置有凸起的若干鱼鳞仿生导流板，所述若干鱼鳞仿生导流板均匀的设置在蛇形流场中；所述鱼鳞仿生导流板的排列方式为相邻两排交错排列。

进一步地，所述鱼鳞仿生导流板设在与蛇形流道延伸方向相垂直的一条线上的鱼鳞仿生导流板称作排，每排鱼鳞仿生导流板均匀的分布在气体扩散层上表面与蛇形流道相对应的表面上，每一排鱼鳞仿生导流板的分布方式为交错排列，一排的鱼鳞仿生导流板个数为x，则相邻两排的鱼鳞仿生导流板个数为x+1，每一排鱼鳞仿生导流板的个数x满足x≥2。