[发明专利]加速吹扫生成水的质子交换膜燃料电池双极板

说明书

本发明提出了一种加速吹扫生成水型质子交换膜燃料电池双极板，包括双极板本体，所述双极板本体顶部的空气进气口以及与所述进气口连通的进气通道，所述双极板本体底部的空气尾气与生成水的出口以及与所述出口连通的空气与生成水排出通道，以及所述双极板本体内的平行流场，与平行流道相比，在相同的空气进气条件下，空气流在主流道中被加速，在支流道中被减速。在主流道中被加速的空气流能够迅速带走流道中液态水，以提高流道中的水管理性能，有效防止电池水淹；而在支流道中由于空气流被减速，加之该型流道能够增加空气的扰动，所以有利于空气进入扩散层。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体的说是一种能够迅速吹扫并带走流道中液态水，以提高流道中的水管理性能，有效防止电池水淹的加速吹扫生成水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具有工作温度低、功率密度高、零/低排放等优点，已日益成为汽车和备用电源应用中最有希望的候选电源。

双极板作为质子交换膜燃料电池的核心部件，其上分布有流场结构，主要起引导反应气体与排出液态水的作用。性能优良的流场结构可以改善反应气体的流动特性，促进反应物输送至电极并且均匀分布，同时有利于反应副产物水的排出。现有商业化双极板结构以平行流场为主，虽然结构简单，但仍然存在一些问题，尤其是空气侧，需要进一步优化结构以提高性能。

平行流场结构由多个竖直设置的平行直流道组成。一方面，液态水从空气侧平行直流道排出的过程中，许多破碎的小水珠仍然停留在流道中(见附图6)，这些小水珠有可能附着在扩散层表面，从而堵塞反应气体传质通道；另一方面，平行直流道内空气的流速较低，吹扫生成水的效果较差。

发明内容

本发明针对现有技术中由于空气侧平行流道中存在破碎的小水珠可能导致的空气进入扩散层传质不畅问题以及空气流速较低吹扫生成水能力较差的问题，提出了一种能够迅速吹扫并带走流道中液态水，以提高流道中的水管理性能，有效防止电池水淹的加速吹扫生成水的质子交换膜燃料电池双极板。

本发明通过以下措施达到：

一种加速吹扫生成水的质子交换膜燃料电池双极板，设有双极板本体(1)，双极板本体(1)顶部开设的空气进气口(2)以及与空气进气口(2)相连通的进气通道(3)，双极板本体(1)底部开设的空气尾气与生成水出口(6)以及与空气尾气与生成水出口(6)相连通的空气与生成水排出通道(5)，双极板本体(1)上还设有与进气通道(3)以及空气与生成水排出通道(5)相连通的平行流场，平行流场内设有两个以上竖直设置的加速吹扫生成水流道(4)，其特征在于，所述加速吹扫生成水流道(4)包括波浪形的空气进气主流道(7)、两个以上的耳形左进气支流道(8)、两个以上的耳形右进气支流道(9)，所述耳形左进气支流道(8)与耳形右进气支流道(9)分别位于所述波浪形的空气进气主流道(7)的左侧和右侧，并均与波浪形的空气进气主流道(7)相连通，所述两个以上耳形左进气支流道(8)与两个以上的耳形右进气支流道(9)沿空气进气主流道(7)由上而下依次交叉间隔分布。

本发明所述耳形左进气支流道(8)与耳形右进气支流道(9)的结构对称，均包括上凸弧线形上流道以及与上凸弧线形上流道相连通的倾斜直线形下流道，所述耳形左进气支流道(8)的上凸弧线形上流道的右端为耳形左进气支流道进口(801)，耳形左进气支流道进口(801)与空气进气主流道(7)相连通，上凸弧线形上流道的另一端与倾斜直线形下流道的上端相连通，倾斜直线形下流道的下端为耳形左进气支流道出口(802)，耳形左进气支流道出口(802)与空气进气主流道(7)相连通；所述耳形右进气支流道(9)的上凸弧线形上流道的左端为耳形右进气支流道进口(901)，耳形右进气支流道进口(901)与空气进气主流道(7)相连通，上凸弧线形上流道的另一端与倾斜直线形下流道的上端相连通，倾斜直线形下流道的下端为耳形右进气支流道出口(902)，耳形右进气支流道出口(902)与空气进气主流道(7)相连通。