[发明专利]一种具有引射作用的双极板流道、双极板及燃料电池

说明书

本发明公开了一种具有引射作用的双极板流道，由若干基本单元横纵重复排列组成，每个基本单元包括四个流道脊，第一流道脊和第二流道脊之间、第三流道脊和第四流道脊之间组成容气体通过的流道；四个流道脊的第一端指向所述基本单元的中心，使所述第一流道脊和所述第二流道脊之间的流道逐渐缩窄，所述第三流道脊和所述第四流道脊之间的流道逐渐放宽。本发明提供的流道结构，能加强液态水排出效果；结构简单，加工容易，成本低；兼容主动排水和静态排水，排水效果好。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种具有引射作用的双极板流道、双极板及燃料电池。

背景技术

燃料电池由膜电极和双极板交替层叠，并在两端由前后导电板及端板等压叠组成，双极板两侧分别通入燃料和氧化剂，电化学的氧化还原反应通过离子在膜电极内的传导，以及电子在外电路的传导完成，发电过程具有安静、效率高的优势。

低温燃料电池电化学反应过程会生成液态水，如果液态水在燃料电池膜电极的催化层、扩散层和流道内聚集会降低反应物的浓度，甚至造成催化剂的水淹，会降低燃料电池发电效率，恶化燃料电池反应环境，甚至造成停机。因此燃料电池的水管理十分重要。其中双极板流道的排水效率又是燃料电池水管理十分重要的环节。燃料电池排水工作模式分为主动排水和静态排水两种，主动排水即通过提供过量的反应气体，使双极板流道内形成足够高速的气体流动，从而将生成的液态水从双极板流道内排出。静态排水即燃料电池常态为末端封闭系统，不提供过量的反应气体，仅依靠燃料电池组件的亲疏水特性和排水组件将生成的液态水在压差或毛细等作用下排出燃料电池。

目前的双极板流道结构往往在流道转弯处、脊下和流动死区位置形成液态水的聚集，造成燃料电池性能下降。一些为了加强排水效果的流道设计往往采用3D流道、交指流道等结构，会带来加工难度大、气体流阻大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、非连续流道结构，形成气体引射作用，加强流道脊下水的排出。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有引射作用的双极板流道，由若干基本单元横纵重复排列组成，每个基本单元包括四个流道脊，第一流道脊和第二流道脊之间、第三流道脊和第四流道脊之间组成容气体通过的流道；四个流道脊的第一端指向所述基本单元的中心，使所述第一流道脊和所述第二流道脊之间的流道逐渐缩窄，所述第三流道脊和所述第四流道脊之间的流道逐渐放宽。

优选地，在所述基本单元的中心处形成微负压；

射流气体由第一流道脊和第二流道脊之间、第三流道脊和第四流道脊之间组成的流道沿纵向流过，射流气体在所述基本单元的中心处流速最大；

引流气体由横向相邻两个基本单元之间组成的流道流过；

在微负压的作用下，所述引流气体能够被射流气体吸引，再与所述射流气体混合。

优选地，所述流道脊的形状为棒状、纺锤状或流线型。

优选地，所述第一流道脊和所述第二流道脊呈V型排布，所述第三流道脊和所述第四流道脊呈倒V型排布。

优选地，所述V型和所述倒V型为轴对称关系；气体由所述V型的尖角处流出后，从所述倒V型的尖角处流入。

本发明还提供了一种双极板，包含上述的双极板流道。

优选地，所述双极板上，在所述基本单元的中心，设有排水孔。

优选地，所述排水孔设于所述第一流道脊的第一端和第二流道脊的第一端之间，和/或所述第三流道脊的第一端和第四流道脊的第一端之间。

优选地，所述双极板为阴极板和/或阳极板。

本发明还提供了一种燃料电池，所述燃料电池的双极板，包含上述双极板流道。

本发明的有益效果为：