[发明专利]一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构

权利要求书

1.一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构，其特征在于，包括基底板(1)、第一挡板(21)、第二挡板(22)；若干第一二阶结构(8)、若干第二二阶结构(9)；

所述基底板(1)、所述第一挡板(21)和第二挡板(22)共同形成承载燃料电池双极板流场结构的流场区域；

所述流场区域包括沿所述基底板(1)的中心线依次设置的上游区域、交叉区域和下游区域；气体从所述上游区域进入流场区域，依次流经交叉区域、下游区域后流出流场区域；

所述第一二阶结构(8)固定设置于所述上游区域，用于当气体通过上游区域进入流场区域后，使得气体产生强制对流；

所述交叉区域用于增加气体流经途径，延长气体在流场区域的驻留时间；

所述第二二阶结构(9)固定设置于所述下游区域，用于减小气体通过的横截面积，提高局部气体浓度。

2.根据权利要求1所述的一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述第一挡板(21)固定设置于所述基底板(1)顶部的一侧；所述第二挡板(22)固定设置于所述基底板(1)顶部的另一侧，且所述第一挡板(21)与第二挡板(22)平行设置。

3.根据权利要求2所述的一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述上游区域包括2n-1个上游挡板(3)；所述上游挡板(3)固定设置于所述基底板(1)顶部；

2n-1个所述上游挡板(3)依次均匀设置于所述第一挡板(21)与所述第二挡板(22)之间，且所述上游挡板(3)平行于所述第一挡板(21)；

所述第一挡板(21)、依次设置的2n-1个上游挡板(3)、所述第二挡板(22)之间依次在所述基底板(1)顶部形成第1个上游流道(301)、第2个上游流道(302)、……第2n个上游流道(302n)；其中，n为大于1的正整数；

所述第一二阶结构(8)设置于所述第1个上游流道/第2个上游流道/……/第2n个上游流道的内部。

4.根据权利要求1所述的一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述第一二阶结构(8)包括对称固定设置的第一三角椎体和第二三角锥体；

第一三角椎体的底面三角形的顶点分别为第一顶点(B)、第二顶点(D)、第三顶点(C)且均设置于所述基底板(1)顶部，第一三角椎体的锥顶点为第四顶点(E)；其中，第三顶点(C)设置于所述第二顶点(D)远离流场入口一侧，第一顶点(B)设置于所述第二顶点(D)与流场入口之间；

第二三角椎体的底面三角形的顶点分别为第五顶点(A)、第三顶点(C)、第二顶点(D)，锥顶点为第四顶点(E)；且所述第五顶点(A)和第一顶点(B)相对于第三顶点(C)与第二顶点(D)的连线对称，由第四顶点(E)、第三顶点(C)和第二顶点(D)所形成的平面垂直于所述基底板(1)；

第五顶点(A)、第二顶点(D)和第一顶点(B)形成以第二顶点(D)为顶点，由第五顶点(A)和第二顶点(D)的连线为一边，第二顶点(D)与第一顶点(B)的连线为另一边的收窄角；

第四顶点(E)、第二顶点(D)和第三顶点(C)形成以第二顶点(D)为顶点，由第四顶点(E)和第二顶点(D)的连线为一边，第二顶点(D)与第三顶点(C)的连线为另一边的倾斜角；

所述第二二阶结构与所述第一二阶结构的结构相同。

5.根据权利要求4所述的一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述收窄角获取如下：

∠ADB＝2arctan(W/2X)

其中，∠ADB为收窄角；W为流场的流道的宽度，即第1个上游流道、第2个上游流道、……第2n个上游流道的宽度；X为第二顶点到第五顶点与第一顶点连接的直线之间的长度。

6.根据权利要求4所述的一种提高传质性能的燃料电池双极板流场结构，其特征在于，所述倾斜角获取如下：

∠EDC＝arctan(h/Y)

式中：∠EDC为倾斜角；h为第四顶点到基底面之间的距离；Y为第四顶点在基底面上的投影到第二顶点之间的距离。