[发明专利]一种含有毛细槽脊的鳞状分流式燃料电池用双极板

说明书

本发明涉及一种含有毛细槽脊的鳞状分流式燃料电池用双极板，该双脊板的流道脊上设置有毛细槽，上部呈矩形槽结构，下部呈直角三角形槽结构；流道槽中设置有鳞状分流脊，每个鳞状脊延气体流动方向呈由低到高结构。通过毛细槽的上部矩形槽传输燃料电池扩散层中的水分，而下部直角三角形槽可将水分导入双极板的主流场中，从而实现增强燃料电池双极板的排水特性，辅助提高燃料电池膜电极扩散层中气体传输特性，提高燃料电池发电性能和冷启动性能。通过鳞状分流脊使得气体获得垂直膜电极的流速，增强气体传质性能，提高燃料电池的发电性能。

技术领域

本发明涉及一种质子交换膜燃料电池用三维流场双极板技术领域，具体涉及一种含有毛细槽脊的鳞状分流式燃料电池用双极板。

背景技术

环境友好绿色可再生能源是国际新能源发展的趋势，而氢能作为一种可再生能源，可通过取之不尽用之不竭的风能/太阳能电解水获得，再通过氢燃料电池发电，获得能源的同时副产物只有水，从而实现绿色闭环能源利用。

氢能利用的方式之一是以氢气为燃料的燃料电池，应用领域覆盖大到固定电站，小到移动电源，其中作为电动汽车的驱动电源的燃料电池汽车被认为是传统汽油车的终极替代品。双极板是氢燃料电池的关键部件之一，发挥分割阴阳极气体、导电、支撑膜电极、传输气体和液体等重要作用。燃料电池-30℃低温存储和冷启动是燃料电池研究难点。在低温下水凝结成冰，在从零下升温至0℃过程中，阻碍阴阳极反应气体传输至催化层的活性位，严重时会导致冷启动失败。提高膜电极水承载能力或及时排出膜电极中产生的水分和提高反应气体传质是提高膜电极发电性能和提高冷启动特性的关键技术之一。

传统双极板设计方案中，流道脊上没有槽结构，从而不具备传输液体的作用，膜电极发电产生的水分只能通过流道槽来传输。燃料电池发电过程中产生的水分只能通过流道槽传输而排出燃料电池外，排水传输和反应气体传输共用相同的流场通道，使得燃料电池载水能力和水分排出效率相对较低，从而影响燃料电池的综合性能，使得燃料电池发电性能和冷启动性能有进一步提升的需求。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种含有毛细槽脊的鳞状分流式燃料电池用双极板，该双极板相对传统的双极板，在流道脊上增加了毛细槽，在流道槽中设置鳞状分流脊。通过上述毛细槽脊和鳞状脊设计，可提高双极板辅助排水特性，提高燃料电池的载水能力，并使得反应气体可获得垂直于膜电极的传输速度，提高气体传质性能，从而使得搭载该双极板的燃料电池获得更高的发电性能和冷启动性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含有毛细槽脊的鳞状分流式燃料电池用双极板，包括基板，基板上设置有多道平行的流道脊，相邻的流道脊之间形成流道槽，其特征在于，所述流道脊上设置有多道毛细槽，所述流道槽中设置有鳞状分流脊。

每道毛细槽的延伸方向垂直于流道脊长度方向。

多道毛细槽沿着流道脊的长度方向等距均匀排列。

所述毛细槽包括位于流道脊上部的矩形槽和位于流道脊下部的直角三角形槽，直角三角形槽与流道槽的底部相接。

所述矩形槽有三条，分别设置在流道脊的顶面和两个侧面上并且相连通，直角三角形槽有两条，分别设置在位于流道脊侧面上的矩形槽的底部。

所述矩形槽的横截面为矩形；所述直角三角形槽的横截面为直角三角形。

所述鳞状分流脊由多个鳞状脊沿着流道槽首尾相接紧密排列组成。

所述鳞状脊的宽度小于流道槽的宽度。

所述鳞状脊包括底面、两个端面和圆柱顶面，底面长度方向的两端垂直于底面分别设置有端面，所述端面为半圆弧形或半圆形，其中一个端面的直径大于另外一个端面，两个端面之间由倾斜的圆柱顶面连接。

所述鳞状脊在流道槽中沿着气体流动的方向具有由低到高的结构。