[发明专利]一种燃料电池流场板及燃料电池

说明书

本发明提供了一种燃料电池流场板及燃料电池，涉及燃料电池领域。主要适用于氢‑空气燃料电池和氢氧燃料电池。该流场板包括：进气口、出气口、流道、脊和脊上的凸台，所述凸台沿所述流道方向分布在流道两侧的脊上，并贯穿整个流道。本发明通过在流道两侧的壁面上设置凸台，将流道内液滴与流道壁的交界面进行分割，减小了二者的有效接触面积，抑制液态水形成连续的水膜，有利于液态水的排出，缓解“水淹”现象的发生。凸台结构的存在还加强了气流扰动，增加了对流换热面积，提高了流场的传质和换热能力。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体地，涉及一种燃料电池流场板及燃料电池。

背景技术

氢-空气燃料电池以氢气做还原剂，氧气做氧化剂，通过化学反应实现化学能向电能的直接转化，因为不涉及热能的转化，不需要遵循卡诺循环热效率的限制，因此其可以达到很高的理论效率。此外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，并且没有机械传动部件，噪声较小，排放出的有害气体很少。因此氢-空气(氧)燃料电池是一项很有前途的发电技术。燃料电池双极板是燃料电池的核心部件之一，双极板上的流道可以将反应物气体均匀分配到电极的反应层进行化学反应，同时还要将燃料电池中过量的水排出，防止发生“水淹”，将流道、气体扩散层或催化层淹没，影响反应的进行。双极板的流道形式决定着流道内气体的流动状态，从而影响着反应物在电极各处的均匀分配。因此合理的流道结构可以保证化学反应的高效进行，使氢-空(氧)燃料电池装置具有稳定高效的输出。

常见的燃料电池流道有平行流道、蛇形流道、交指型流道、点状流道和网状流道等。平行流道的压力损失虽然较小，但是容易造成气体分布不均；蛇形流道虽然具有较强的排水能力，但是其流道过长，造成反应气体压降过大，在流道后段容易出现反应气体供应不足和“水淹”现象。交指型流道由于流道不连续，气体被强制通到气体扩散层，提高了气体的利用率，但流体分布不均匀，压降较大。点状流道存在容易短路、电极表面利用率低、反应气体流速低等问题。网状流道虽然加强了传质过程，但是由于流道内气体流速较低，导致排水能力较差，并且流动均匀性也不够理想。

专利号为CN200710172148.3的实用新型专利提出了一种改进型的交指型流场，这种流场设计的特点是进气流道底部被封死，但进气流道的脊岸处均匀开了一定数量的小开口，使其和排气流道相通。气体从进口进入进气流道后，部分通过扩散层强制扩散到排气流道，部分通过小开口直接进入排气流道，这样既保持原交指型流场的优势，又降低了气体压力损失。在此基础上采用进气渐扩/出口渐缩的结构使产生的水更容易排出。但这种结构对气体的进气压力要求比较高，并且仍有较高的水淹风险。因此现有的流场板结构仍有改进的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种燃料电池流场板及燃料电池。

根据本发明提供的一种燃料电池流场板，包括流场板、进气口、出气口、流道、流道脊以及凸台，其中：

流道和流道脊均设置在流场板上；

流体从进气口进入流道，并从出气口流出；

流道的两侧设置有流道脊，流道脊的侧面沿流道方向设置有凸台。

优选地，所述流道呈平行流道、蛇形流道、折形流道、S形流道或者交指形流道。

优选地，所述凸台位于流道脊的中间部位，凸台长度与流道长度相当。

优选地，所述凸台沿流道方向连续分布。

优选地，所述流场板包括石墨板或金属板。

优选地，凸台沿流道宽度方向上的截面形状包括矩形、梯形、三角形、半圆形或半椭圆形。

优选地，所述流道沿宽度方向的截面形状包括梯形、矩形或半圆形。

优选地，流道和流道脊交错分布设置。