[实用新型]一种大功率质子交换膜燃料电池双极板的阳极流场

说明书

本实用新型涉及一种大功率质子交换膜燃料电池双极板的阳极流场，包括双极板及位于所述双极板上的阳极流场，在所述阳极流场的一端设置有空气入口、氢气出口和冷却水入口，在所述阳极流场的另一端设置有氢气入口、空气出口与冷却液出口，所述阳极流场位于双极板中间，阳极流场的两端与氢气入口、氢气出口之间设置有分配区域。本实用新型的极板流场结构能够合理控制阳极气体流速和均匀气体流量分布、充分利用氢气，有效提升燃料电池电堆发电效率，降低电堆所需功耗，保证燃料电池运行安全稳定。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种大功率质子交换膜燃料电池双极板的阳极流场。

背景技术

氢燃料电池作为一种新的可再生清洁能源，是一种不经过燃烧，通过电化学反应直接输出电能的发电装置，具有高效无噪声和清洁无污染等优点。目前大功率液冷燃料电池在重量和体积上没有太大优势，如何做到结构紧凑，减少极板重量和体积，同时有效提升发电效率，降低功耗，保证燃料电池运行更加安全稳定对于大功率液冷燃料电池显得十分重要。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种质量及体积小、发电效率高的大功率质子交换膜燃料电池双极板的阳极流场。

为了实现本实用新型之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种大功率质子交换膜燃料电池双极板的阳极流场，所述双极板包括阴极板和阳极板，每块所述阳极板的一端设有氢气入口、冷却水出口、空气出口，另一端设有氢气出口、冷却水入口和空气入口，所述阳极板的一个侧面设有阳极流场，另一个侧面设有冷却水流场，所述阳极流场依次包括入口端分配区域、平行直流道以及出口端分配区域，所述入口端分配区域与氢气入口连通，所述出口端分配区域与氢气出口连通，所述入口端分配区域包括第一扇形分配区和第二扇形分配区，所述第一扇形分配区与氢气入口连通，所述第二扇形分配区与平行直流道的一端连通，所述出口端分配区域包括第三扇形分配区和第四扇形分配区，所述第三扇形分配区与平行直流道的另一端连通，所述第四扇形分配区与氢气出口连通，所述第一扇形分配区和第四扇形分配区的结构对称，且所述第三扇形分配区与平行直流道接触的一端设有扇形点阵。本申请采用扇形分配+扇形点阵结构的阳极流场，防止氢气直接经中间部分平行直流道直接流出，造成整个反应区域反应不均匀。在氢气出口扇形分配区内分布扇形点阵，不仅可以继续保证氢气从平行直流道经扇形分配区均匀分散流出，经仿真测算及实验测试表明采用该种流场设计，可有效保证双极板中的电化学反应均匀高效，有效提升发电效率，降低功耗。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一扇形分配区、第二扇形分配区、第三扇形分配区和第四扇形分配区包括交替排布的分配槽和分配脊，所述分配槽的深度与所述平行直流道的深度相同，所述分配脊的高度与平行直流道的高度齐平。该设置可在保证电堆密封和强度的情况下减少双极板厚度，同时可减小因脊高不一致形成不同降面而造成的极板加工成本，且能起到支撑双极板强度作用，保护双极板不受挤压变形破裂。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一扇形分配区包括若干长条形分配脊，且第一扇形分配区的分配脊的一端和氢气入口的衔接处均等分布，另一端呈弧形分布；

所述第四扇形分配区包括若干长条形分配脊，且第四扇形分配区的分配脊的一端和氢气出口的衔接处均等分布，另一端呈弧形分布。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一扇形分配区和第二扇形分配区之间设有等间距的弧形分配槽；所述第三扇形分配区和第四扇形分配区之间设有等距的弧形分配槽。