[实用新型]一种圆盘形叶脉状交指型质子交换膜燃料电池双极板

说明书

本实用新型涉及一种圆盘形叶脉状交指型质子交换膜燃料电池双极板，包括双极板本体，所述双极板本体上设置有交指型流场，所述交指型流场呈近圆形，以流场中心点为圆心，所述交指型流场包括平均分成n等份的局部流场，n≥2，所述交指型流场包括反应气进口、反应气出口和叶脉状气体流道，所述叶脉状流道包括进气流道和出气流道，所述反应气进口设置于所述进气口流道的外端，所述反应气出口设置于所述出气口流道的外端，所述反应气进口与所述反应气出口圆周排列呈交替设置，进气流道与出气流道交替分布在一个圆上且进气流道与出气流道不连续。通过采用上述技术方案，能够均匀分配反应气体到双极板本体各处,使反应气体能够均匀的分布在反应流场。

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池双极板，特别涉及一种基于叶脉状仿生的圆盘形交指型流场结构的质子交换膜燃料电池双极板。

背景技术

质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）因其具有能量转化率高、无污染、启动快等优点而具有可观的市场应用前景。与热机相比，燃料电池的化学能直接转化成电能，不需要初步转化成热能。因此，转化不受卡诺循环的限制，理论上可以实现 90% 转化的高效率。

燃料电池的核心是膜电极和双极板。膜电极是电化学反应的场所；双极板提供气体分配和收集电流，为了完成气体分配和收集电流这两项任务，双极板通常是导电的，其表面有凹凸两个部分，其中凸出部分(收集电流脊梁)用来与电极接触，收集电流；凹下部分(流场)为气体向电极表面传递提供通道，双极板的这一含有凹凸结构的部分称流场。

实际上，燃料电池的产能效率很大程度上取决于双极板流场的结构，优质的流场结构可以改善反应物和生成物的流动状态，使电极各处都能及时得到反应物，并且能及时排除冷却水，提高燃料电池的发电效率。

常见的质子交换膜燃料电池双极板的流场有平行流场，蛇型流场和交指型流场。平行流场的一个显著优点在于气体进口和出口之间的总压降较低，但当流场的宽度相对较大时，每个流场中的流体分布会出现不均匀的现象，这就会引起部分区域的水的堆积，导致传输耗损的增加，从而降低了电流密度。

蛇型流场的优点在于排水能力，单一流动路径能推动液态水的排出。但在大面积的流场中，蛇型流场的压降很大，且气体浓度分布不均匀。

交指型流场的设计促进了反应气体在扩散层中的强制对流，其水管理的效果远优于平行流场和蛇型流场，但气体扩散层中的强制对流导致很大的压降损耗。当前的现有技术中,由于传统交指型流场压降大，当电池输出工作时，反应物分布不均匀，导致反应物和电机的利用率降低，从而会影响电流输出的稳定性。

叶脉状结构在大自然广泛的存在，是自然长期进化的产物，因此在传质运输方面有很多优异的特性，随着仿生学的发展，越来越多的研究者将其应用于科学研究。

实用新型内容

综上所述，为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种反应物分布均匀， 电极利用率高的圆盘形叶脉状交指型质子交换膜燃料电池双极板。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种圆盘形叶脉状交指型质子交换膜燃料电池双极板，包括双极板本体，所述双极板本体上设置有交指型流场，所述交指型流场呈近圆形，以流场中心点为圆心，所述交指型流场包括平均分成n等份的局部流场，n≥2，所述交指型流场包括反应气进口、反应气出口和叶脉状气体流道，所述叶脉状流道包括进气流道和出气流道，所述反应气进口设置于所述进气口流道的外端，所述反应气出口设置于所述出气口流道的外端，所述反应气进口与所述反应气出口圆周排列呈交替设置，进气流道与出气流道交替分布在一个圆上且进气流道与出气流道不连续。

通过采用上述技术方案，采用n个反应气进口，可降低压降，使反应气体能够均匀的分布在反应流场；采用叶脉状流道，使流道呈扩散性分布，能够均匀分配反应气体到双极板本体各处。