[发明专利]一种渐变Z形燃料电池流场板

说明书

本发明涉及一种渐变Z形燃料电池流场板，该流场板的一侧设有n个平行进料流道(3)，n≥2，每个进料流道(3)又分支出m个垂直流道(7)，m≥2，m个垂直流道(7)连通所述流场板另一侧设置的单一的出料流道(9)，使反应后的流体以较短的路径直接排出。与现有技术相比，本发明流场的设计使其中流体的流程更短、压降更小，确保了流体在流场中的均匀分布和在电极表面的均匀反应，有利于电池性能的改善。同时，本发明一种渐变Z形燃料电池流场板，结构简单、便于加工，有利于大规模商业化应用。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种渐变Z形燃料电池流场板。

背景技术

在燃料电池中，流场板是重要的组成部件之一，其主要作用是导入和分配流体，使燃料和氧化剂在电池内部均匀分布，同时将电化学反应的产物及时排出，保持电池高的传质效率和优良的性能。流场板的结构直接影响着流体的分布与流场中反应物浓度的均匀性，从而决定着整个电池的性能。

在流场板的设计中需要考虑的因素主要有：流体的分布、浓度的均匀性、压降的大小、加工的成本等。目前常见的流场板主要有蛇形流场板、直通道流场板、交指形流场板、点状流场板以及网状流场板等。蛇形流场板流道过长，流体在流道中的压降大、流动阻力高。同时，其中的燃料和氧化剂在流动的过程中在电催化剂的作用下逐渐发生反应，浓度会沿流道逐渐降低，导致流场中流体的浓度分布不均；直通道流场板中流体从流场板中的一个角进料，在流速较低的情况下，由于压力低导致流体很难进入离进料口较远的流道，从而使流体在流场中分布不均；交指形流场板中流体分布不均匀、压降较大；点状流场板易短路、电极表面的利用率低，而且反应流体流速较低，不利于电极反应产物液态水的排出；网状流场板流体流动的均匀性较差、流速较低、电阻较大。这些都造成了燃料电池的效率降低和性能下降。因此，设计一种既能保证流体在流场中均匀分布且浓度均匀、压降不至于过大，又能快速将反应产物移出的流场结构对燃料电池性能的改进是必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种渐变Z形燃料电池流场板，可以使流体在流场中均匀分布，同时使各部分浓度分布均匀，反应后的物质以最短的路径快速排出，以保证燃料电池高的输出效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种渐变Z形燃料电池流场板，其特征在于，该流场板的一侧设有n个平行进料流道，n≥2，每个进料流道又分支出m个垂直流道，m≥2，m个垂直流道连通所述流场板另一侧设置的单一的出料流道，使反应后的流体以较短的路径直接排出。

所述的n个平行进料流道一端连接进料口，进料口和各进料流道位于所述流场板边缘，形成边缘流道进料。

所述的进料口的宽度不超过流场宽度的1/5。

n个进料流道和m个垂直流道各自均为等间隔分布的平行流道。

所述的进料流道的宽度为0.3-1.5mm、相邻进料流道之间形成的进料流道的脊的宽度为0.2-0.6mm；所述的垂直流道和出料流道的宽度为0.8-2.0mm，相邻垂直流道之间形成的垂直流道的脊的宽度为1.0-2.5mm；流道的深度均为1.0mm。

所述的流场板流道四周设有密封沟槽，将流道包围起来，将密封垫圈放置于密封沟槽内，以确保将固定端板、绝缘板、集流板、流场板、电极组件等堆叠在一起装配成电池后，阳极燃料或阴极氧化剂不会漏出。

所述的流场板的材质采用石墨、不锈钢、钛合金、镍板或铜板。

在进料口相邻侧上边缘设置加热盲孔和测温盲孔。

所述的流场板上还设有安装孔。

所述的流场板对气体或液体燃料和氧化剂均适用。