[发明专利]一种燃料电池用流场结构

说明书

本发明提供一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道和若干条脊，相邻流道由脊相间；脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽，且所述每一列微槽具有同一个轴线；所述每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以所述进口方向为后端，以所述出口方向为前端；每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；所述微槽呈周期性排列。微槽结构对脊下聚集的水产生毛细作用力，使水定向移动。燃料电池的阴极扩散层的水在该毛细作用力下被抽吸出多孔介质层，并被传送到流道，流道壁面的微槽结构对水的驱动力和阴极气体对水的推动力和粘附力共同作用，使流道里的水排出。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体的说涉及燃料电池流场结构。

背景技术

直接甲醇燃料电池的双极板较长的脊对水滴有较大粘附力，使水滴容易聚集在脊下的扩散层，难以排出，导致阴极轴向传质效果较差，同时流场压力降增大，给阴极供气的气泵带来较大负担。因此，阴极须设置一种结构简单、流动阻力小、排水性好的新型流场。

刻有微槽结构亲水性材料的表面具有主动排水的特性，水滴可以克服重力向上爬行，其原因在于微槽结构对水产生毛细力的作用，并且由于微槽的有序排列，毛细作用力是单向。

发明内容

一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道和若干条脊，所述相邻流道由脊相间；所述脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽，且所述每一列微槽具有同一个轴线；所述每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以所述进口方向为后端，以所述出口方向为前端；每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；所述微槽呈周期性排列。

所述脊和/或流道表面有亲水性。

所述脊和/或流道表面具有1列以上连续层叠的微槽。

所述连续层叠的微槽的轴线平行或不平行于所述脊和/或流道的方向。

所述每个微槽的特征尺度在1～50微米；所述特征尺度包括微槽的长、宽和深。

所述每个微槽前端与后端形成的平面与脊和/或流道所在平面形成的夹角为5～50度。

一种双极板，双极板的至少一个板面具有任一上述的流场结构。

聚合物电解质膜燃料电池，包括任一上述流场结构或上述的双极板。

有益效果

聚合物电解质膜燃料电池的双极板脊与扩散层接触，对扩散层的水滴有较大粘附力，使水滴容易聚集在脊下，难以排出，导致阴极轴向传质效果较差。

在极板表面设置几十微米特征尺度的微槽结构，该结构对脊下聚集的水产生毛细作用力，使水定向移动。燃料电池的阴极扩散层的水在该毛细作用力下被抽吸出多孔介质层，并被传送到流道，流道壁面的微槽结构对水的驱动力和阴极气体对水的推动力和粘附力共同作用，使流道里的水排出。

附图说明

图1.微槽结构放大图；

图2.微槽结构侧视图。

1.极板流道；2.微槽结构。

具体实施方式

实施例1燃料电池用流场结构

一种燃料电池用流场结构，包括至少一进口、至少一个出口、若干个流道1和若干条脊，相邻流道1由脊相间；脊和/或流道表面的微观结构为至少一列连续层叠的微槽2，且每一列微槽具有同一个轴线；每列微槽，在由所述进口流向所述出口的方向上，以进口方向为后端，以出口方向为前端；每一列微槽中相邻的两个微槽的一个微槽的后端与另一个微槽的前端于竖直方向上层叠；所述微槽呈周期性排列。脊和/或流道表面有亲水性。脊和/或流道表面具有1列以上连续层叠的微槽。连续层叠的微槽的轴线平行或不平行于所述脊和/或流道的方向。每个微槽的特征尺度在1～50微米；所述特征尺度包括微槽的长、宽和深。每个微槽前端与后端形成的平面与脊和/或流道所在平面形成的夹角为5～50度。