[发明专利]一种水滴状双极板及其用途

说明书

本发明提供了一种水滴状双极板及其用途，所述水滴状双极板包括基板，所述基板内设置有空腔结构，所述空腔结构的两端分别为流场入口区和流场出口区，所述流场区表面设置有若干排水滴状肋组，每排所述水滴状肋组均包括若干个水滴状肋结构，且相邻所述水滴状肋组中的水滴状肋结构交错排列。在本发明中，提供的水滴状双极板的流场入口区部分平行流道递减分布，保证气体从入口进入时气体能尽可能均匀的进入流场中；水滴状结构能够减小流体的流动阻力有利于气体分布均匀性；水滴状肋结构沿气体流动方向相互交错分布可以增加气体的扰流，保证温度分布的均匀性，从而提高燃料电池的整体输出性能和安全性能，保证燃料电池长期稳定的高效运行。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种水滴状双极板及其用途。

背景技术

随着化石能源的短缺以及对环境的污染日益加剧，世界各国政府和企业对新能源的开发迫在眉睫。质子交换膜燃料电池是一种无污染且高效的绿色发电装置，产物只有电能、热能以及水。质子交换膜燃料电池结构主要包括双极板、气体扩散层、催化层和质子交换膜等。它将储存于燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能，不受卡诺循环的限制，发电效率可达到60％左右，其在移动电源、电动汽车、航空以及军事领域具有广阔的应用前景。

双极板又称为流场板，是燃料电池的重要组成部件之一，主要的功能包括均匀分配反应气体、实现热量传导以及电子的传递。流场加工于双极板上，流场结构决定反应气体和生成物水的流动状态。优异的流场结构使得反应气体能够更多更均匀的参与反应，同时也能将反应生成的水及时排出，避免出现电极的“水淹现象”和膜局部出现溶胀现象。

CN113140746A公开了一种梭子鱼仿生燃料电池双极板，针对于反应气体在燃料电池双极板内部流场均匀分布问题，设计出若干交错排列的梭子鱼形状双极板，利用梭子鱼流线型有效减小流体的流动阻力。但是，该发明缺点在于，首先，其气体进口在双极板侧面，一般石墨双极板的进气口设计在双极板的上下端部，反应气流入方向与流场内流动方向一致；其次梭子鱼的形状并非空气阻力最小的形状，所以实际运用中，其对流体的流动阻力减小的效果并不是很理想。

CN112271307A公开了一种鱼鳞仿生燃料电池双极板及燃料电池，利用鱼鳞网状分布达到气流尽可能最大的扰动，进而使得反应气进行更好得分布，也便于带走生成水。但是，该发明的缺点在于，首先流场内部的菱形结构并非空气阻力最小的形状，菱形的棱角更容易阻碍气体流动且容易使得生成水积累；其次大小不一的菱形结构分布排列容易使得反应气扰动过于剧烈，影响电池的性能，同时剧烈扰动容易使得反应气带走更多的水分，造成质子交换膜不够湿润。

CN111933976A公开了一种燃料电池双极板，该燃料电池双极板包括贴合连接的阴极板和阳极板，所述阳极板的一端设置有台阶凹槽，所述台阶凹槽内设置有与所述台阶凹槽相适配的导电端子；所述台阶凹槽包括一体设置的宽径端和窄径端，所述宽径端设置于所述窄径端的内侧；所述导电端子包括一体设置的头端、中间段以及尾端，所述中间段设置于所述头端和所述尾端之间，所述头端设置于所述宽径端内，所述中间段穿过所述窄径端外露于所述阳极板的一端外；所述尾端的几何中心处设置有与巡检信息线连接的开孔。该发明将导电端子固定在阳极板的台阶凹槽内，可避免导电端子脱落或因工况条件震动而产生接触不良的情形，可以很好的用于实时监测燃料电池的运行情况，但是也无法很好的解决“水淹现象”。