[发明专利]一种带有特斯拉阀结构的质子交换膜燃料电池流道

权利要求书

1.一种带有特斯拉阀结构的质子交换膜燃料电池流道，其特征在于，包括位于基板（1）中心的圆形进气口（2），与进气口相连的射线形主流道（3），与主流道连接的特斯拉阀分支流道（4），以及汇集分支流道气体的圆环外周流道（5）和基板（1）外径端面的出气口（6）；

质子交换膜燃料电池流道采用中心对称结构，圆形进气口（2）用于连通气体输送部分，气体通过圆形进气口（2）流入采用半圆形过流断面的射线形主流道（3），半圆形过流断面面积由圆形进气口（2）到圆环外周流道（5）逐渐减小，然后气体经特斯拉阀分支流道（4）流动，每条特斯拉阀分支流道都是由直线段（4-1）流道和圆弧段（4-2）流道排列而成，且相邻两条特斯拉阀分支流道（4）的两个圆弧段（4-2）流道采用面对面交错布置，特斯拉阀分支流道（4）与射线形主流道（3）和圆环外周流道（5）的连接处分别设置过渡直线段（4-3），最终，气体汇集到圆环外周流道（5）内并通过出气口（6）排出；其中，特斯拉阀分支流道（4）均布在射线形主流道（3）上，且沿正向流动，即气体沿射线形主流道（3）先从过渡直线段（4-3）流道进入直线段（4-1）流道，然后进入圆弧段（4-2）流道，采用正向流动加速了气体流动，提高了气体循环速度，且因反向流动困难从而解决流体回流问题；同时，气体流经射线形主流道（3）时，因射线形主流道（3）过流断面面积逐渐减小，会提高气体流速，有利于气体的排出。

2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池流道，其特征在于，质子交换膜燃料电池流道基板（1）形状采用中心对称结构，所述的质子交换膜燃料电池流道基板（1）面积取值范围为2000mm²-3000mm²。

3.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池流道，其特征在于，圆形进气口（2）面积取值范围为50mm²-150 mm²。

4.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池流道，其特征在于，所述的射线形主流道（3）在基板（1）上呈中心对称分布，数量为3个-8个；所述的每条射线形主流道（3）的过流断面面积取值范围为0.3mm²-3mm²。

5.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池流道，其特征在于，分布在射线形主流道（3）单侧的特斯拉阀分支流道（4）总数量为4个-8个，特斯拉阀分支流道（4）关于射线形主流道（3）对称，相邻各特斯拉阀分支流道（4）的间距取值范围为3mm-6mm，每条特斯拉阀分支流道（4）与射线形主流道（3）的夹角β取值范围为30°-60°，相邻特斯拉阀分支流道（4）的两个圆弧段（4-2）流道采用面对面交错布置。

6.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池流道，其特征在于，特斯拉阀分支流道（4）由重复的直线段（4-1）流道和圆弧段（4-2）流道构成，特斯拉阀分支流道（4）与射线形主流道（3）和圆环外周流道（5）的连接处分别设置过渡直线段（4-3）流道，单个特斯拉阀有一定的长度L，数量视分支流道长度而定，取特斯拉阀个数最大整数值，其余为过渡直线段（4-3）流道。

7.如权利要求6所述的特斯拉阀分支流道（4），其特征在于，圆弧段（4-2）流道为半圆，与两个直线段（4-1）流道相切，圆弧段（4-2）半径取值范围为1mm-2.5mm。

8.如权利要求6所述的特斯拉阀分支流道（4），其特征在于，圆弧段（4-2）流道与直线段（4-1）流道相切时，两段中间通过直线段过渡，各直线段（4-1）流道间的内角α为120°-150°，长度L₁取值范围为0.5mm-2.5mm。

9.如权利要求6所述的特斯拉阀分支流道（4），其特征在于，特斯拉阀分支流道（4）截面形状为半圆形，过流断面面积为0.2 mm²-2 mm²。