[发明专利]一种锯齿形燃料电池流道截面结构

说明书

本发明公开了一种锯齿形燃料电池流道截面结构，包括阳极/阴极板、扩散层和质子交换膜，阳极/阴极板设置在扩散层的上部，质子交换膜设置在扩散层的下部，阳极/阴极板内部设置有流道，流道的两侧设置有多个向流道内部凸出的锯齿，锯齿用于降低流道内产生的气泡尺寸并抑制气泡生长。本发明一种锯齿形燃料电池流道截面结构，可降低流道内产生的气泡尺寸并抑制气泡生长，有利于降低流道截面的含气率，便于气体排出。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种锯齿形燃料电池流道截面结构。

背景技术

在氢能基础设施不完善的当前阶段，氢源的供应限制了氢燃料电池的应用推广。由于甲醇的便于携带和更换，使得直接甲醇燃料电池相比氢燃料电池，具有较大的优势，特别是在便携式燃料电池的应用领域。

在直接甲醇燃料电池的阳极，流道内的甲醇水溶液通过扩散层的小孔到达催化层，生成氢离子、电子和二氧化碳气体。二氧化碳气体将会在扩散层的小孔处生成气泡，伴随着气泡的生长、脱离和聚并，气泡将占据阳极流道的大部分空间，阻碍甲醇的流动和扩散传质，降低燃料电池的效率。因此，阳极气体管理是制约直接甲醇燃料电池效率的一个瓶颈。通过改变截面形状降低流道截面的含气率，以便于二氧化碳气体排出，是解决这一问题的方法之一。现有技术中三角形、梯形、半圆形等相比传统的矩形截面形状，具有一定优势，但对于气泡生长和聚并行为的抑制作用有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种锯齿形燃料电池流道截面结构，可抑制气泡的生长、降低气泡尺寸。

本发明采用以下技术方案：

一种锯齿形燃料电池流道截面结构，包括阳极/阴极板、扩散层和质子交换膜，阳极/阴极板设置在扩散层的上部，质子交换膜设置在扩散层的下部，阳极/阴极板内部设置有流道，流道的两侧设置有多个向流道内部凸出的锯齿，锯齿用于降低流道内产生的气泡尺寸并抑制气泡生长。

具体的，锯齿自扩散层开始，并沿扩散层的法线方向设置，锯齿的齿尖从下至上逐渐靠近流道的中心。

进一步的，锯齿为对称和/或不对称形状。

进一步的，锯齿至少包括两组。

锯齿的齿尖角度a_n为0～90°。

进一步的，流道内部产生的气泡触碰到锯齿发生破裂，变为更小尺寸的气泡；未触碰到锯齿的气泡受锯齿壁面的挤压，在流道内液体的驱动力、浮力和挤压力的共同作用下，发生扭曲和剪切，并最终破裂，变为更小尺寸的气泡；更小尺寸的气泡在流道内液体的驱动下，受到锯齿壁面的挤压作用，再次发生破裂，气泡尺寸进一步减小。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种锯齿形燃料电池流道截面结构，阳极/阴极板设置在扩散层的上部，质子交换膜设置在扩散层的下部，阳极/阴极板内部设置有流道，流道的两侧设置有多个向流道内部凸出的锯齿，锯齿用于降低流道内产生的气泡尺寸并抑制气泡生长，有利于降低流道截面的含气率，便于气体排出。

进一步的，锯齿自扩散层开始，并沿扩散层的法线方向设置，锯齿的齿尖从下至上逐渐靠近流道的中心，使得远离下部齿尖的气泡，能够在上升过程中碰到上部齿尖，或在锯齿壁面的挤压下而发生破裂。

综上所述，本发明一种锯齿形燃料电池流道截面结构，可降低流道内产生的气泡尺寸并抑制气泡生长，有利于降低流道截面的含气率，便于气体排出。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为单气泡的受力分析示意图。