[发明专利]一种单向多分支并联管路结构及其应用

说明书

本发明提供一种单向多分支并联管路结构及其应用，该结构包括依次连接的第一级管和第二级管；第二级管包括至少六个独立设置且管径相同的第一支管、第二支管、第三支管、第四支管、第五支管和第六支管；所述第一支管、所述第二支管、所述第三支管、所述第四支管、所述第五支管以及所述第六支管分别与所述第一级管连通，所述第一支管入口的高度＞所述第二支管入口的高度＞所述第三支管入口的高度＞所述第四支管入口的高度＞所述第五支管入口的高度＞所述第六支管入口的高度；所述第一级管与所述第一支管的连通处的外侧设置有第一圆角，所述第一级管与所述第六支管的连通处的外侧设置有第二圆角。通过本申请，使得燃料电池系统流量分配均匀、性能稳定。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种单向多分支并联管路结构及其应用。

背景技术

面对当今国内乃至全球日益严格的尾气排放标准及未来的能源危机，各大汽车厂商都在研发低排放的新能源技术，以适应这一发展趋势，其中燃料电池汽车是目前各大车企大力研发的领域之一。燃料电池具有清洁、高效等诸多优点，受到越来越多的人们的关注。

燃料电池通常由几十片至上百片双极板和膜电极组件经过叠加组装而成，其内部通过多分支并联管路系统实现流体的分配和流动。质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部同样存在多分支并联管路系统，最为典型的便是PEMFC极板的流场结构。PEMFC极板上布满尺寸微小、结构细长的流道；当燃料电池运行时，阴阳极的反应气体均通过两边的极板入口(总管路)引入，在多根流道(分支管路)约束下分流至燃料电池各区域。反应气体在电池内部充分流动、反应后通过流道合流，由极板出口引出。

但是，在PEMFC极板多分支并联管路系统中，反应气体在分流与合流过程中常常出现脱流、涡流、脉动等现象，这些现象会造成管路系统流量分配不均和管路振动等问题，进而影响整个燃料电池系统的能耗、性能、运行稳定性和安全性等。对于非稳态的并联管路网，其中一个或多个分支流量变化会影响整个管路网的流量分配，如果总管和支管的管径、结构设计不合理，会导致近端流量少甚至无流量的情况，严重影响气体反应的正常进行。

而且，近年来，PEMFC正朝着高能量密度的方向发展，极板因此变得越来越轻薄化，极板上的流道尺寸更是缩减到1×10^-1mm量级，给多分支并联管路系统的设计增大了难度，很难控制好单根支管(流道)内的流动参数。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种单向多分支并联管路结构及其应用，旨在解决现有的燃料电池流量分配不均、管路振动、近端流量少甚至无流量、很难控制好单根支管(流道)内的流动参数，进而影响整个燃料电池系统的能耗、性能、运行稳定性和安全性等问题。本发明结构能够均衡分配燃料电池的流量流动，较好的控制好单根支管(流道)内的流动参数，没有出现管路振动、近端流量少甚至无流量等情况。

为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种单向多分支并联管路结构，包括依次连接的第一级管和第二级管；

所述第二级管包括至少六个独立设置且管径相同的第一支管、第二支管、第三支管、第四支管、第五支管和第六支管；所述第一支管、所述第二支管、所述第三支管、所述第四支管、所述第五支管以及所述第六支管分别与所述第一级管连通，且所述第一支管入口的高度＞所述第二支管入口的高度＞所述第三支管入口的高度＞所述第四支管入口的高度＞所述第五支管入口的高度＞所述第六支管入口的高度；

所述第一级管与所述第一支管的连通处的外侧设置有第一圆角，所述第一级管与所述第六支管的连通处的外侧设置有第二圆角。

作为优选的实施方式，所述第一支管、所述第二支管、所述第三支管、所述第四支管、所述第五支管以及所述第六支管相互平行、且等距设置；所述第一圆角与所述第二圆角的度数相同。