[发明专利]一种变截面燃料电池流道

说明书

本发明涉及一种变截面燃料电池流道。它包括设置在流场板上的电池流道，电池流道包括流道入口和出口以及流道中的阻块，电池流道的结构设置为：在平行直流道内沿电池流道方向上设置不同高度、宽度、截面形状、数量以及分布的阻块。本发明结构简单，易于加工且成本较低。在流道进出口压力差增加不太大的条件下增强流道局部气流速度，并建立相邻流道间的压力差，强化平行直流道的除水能力，促进反应气向电极的传输，从而改善反应气的传输效率和分布均匀性，提高燃料电池的工作性能。与传统平行流道相比，设置有阻块的流道的压降增加不大，即泵气损失增加不多，远小于蛇形流道的泵气损失。本发明的优异性在较大面积电极和较高工作电流密度下尤为明显。

技术领域

本发明涉及一种变截面燃料电池流道，尤其涉及用于燃料电池多孔电极除水和反应气传输的流道。

背景技术

燃料电池多孔电极内反应产生的液态水需要及时的去除以实现反应气的有效传输和燃料电池的高效工作。燃料电池的流道是反应气和反应产物的重要传输通道，直接影响到整个燃料电池的传质效率和电池的性能。

传统燃料电池流道都是等截面的，常见形式有平行直流道(如图1所示)和蛇形流道(如图2所示)。平行直流道较短，气流速度低，相邻流道间无压力差，不利于多孔电极内液态水的排除和反应气的传输，其优点是流道入口和出口间的压力差小，泵气损失小；蛇形流道较长，气流速度大，有利于流道下方多孔电极的液态水的排除，同时相邻流道间存在压力差，也可排除流场板岸部下方电极内的液态水，这些特点有利于反应气在电极内的传输，其缺点是流道入口与出口间的压力差大，泵气损失大，较长的流道也会使反应气沿流道长度方向分布不均。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种改进型的平行直流道，在流道进出口压力差增加不太大的条件下增强流道局部气流速度，并建立相邻流道间的压力差，强化平行直流道的除水能力，促进反应气向电极的传输，从而改善反应气的传输效率和分布均匀性，提高燃料电池的工作性能。

本发明的一种变截面燃料电池流道，它包括设置在流场板上的电池流道，所述的电池流道包括流道入口和出口以及流道中的阻块，所述的电池流道的结构设置为：在平行直流道内沿电池流道方向上设置不同高度、宽度、截面形状、数量以及分布的阻块。

具体技术方案如下：

一种变截面燃料电池流道，在流场板上的电池流道入口和出口之间设置有阻块。

优选电池流道阻块数量是1–5000。

所述设置阻块的电池流道的形式为燃料电池平行直流道。对蛇形流道、交指流道和任意等截面或渐变截面燃料电池流道形式也可适用。

所述的电池流道内阻块的高度与流道高度的比值为0.1–1：1；阻块的纵向宽度与流道宽度的比值为0.1–1：1；阻块总的横向宽度与流道长度比值为 0.01–1：1。

优选阻块的截面是矩形、梯形或者曲面形状。

阻块的表面接触角范围是0°-160°。

在相邻流道间设置阻块，阻块布置在相同位置、错位布置或者间隔布置。

其中阻块等间距或非等间距排列指的是单个流道内的分布(如图10中的图10-1)；而相同位置、错位或间隔布置指的是相邻流道间的分布(如图4-图7)。

优选电池流道从进口至出口的长度为0.01米—20米。

优选所述的电池流道的水力直径为0.1毫米—3毫米。

优选所述的燃料电池电流密度为0.1A cm^-2–5A cm^-2。

本发明的优点：