[发明专利]一种燃料电池极板流场结构及燃料电池极板

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池极板流场结构及燃料电池极板，该燃料电池极板流场结构包括多个脊部结构，多个该脊部结构沿第一方向相互平行间隔设置于极板本体上，相邻的该脊部结构之间形成介质流道；该脊部结构包括多个沿第二方向依次排布的单元脊块，相邻的该单元脊块之间平滑过渡，该单元脊块开设第一排水槽和第二排水槽，该第一排水槽和该第二排水槽沿该单元脊块的第一中心轴线对称分布，该第一中心轴线平行于第二方向，沿该第二方向，该第一排水槽逐渐靠近该第二排水槽。该燃料电池极板流场结构能够增强燃料电池极板的传质能力和排水性能，使燃料电池整体性能能够得到提升。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池极板流场结构及燃料电池极板。

背景技术

燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电催化反应直接转化成电能的清洁发电技术，具有高能量转换效率、结构简单、低排放以及低噪音等优点，在新能源汽车中应用广泛。电堆是燃料电池系统的核心反应单元，双极板是电堆的核心组件之一，对电堆的性能和制造成本有着很大的影响。双极板的主要功能是支撑膜电极组件、传输反应介质、传递电子、排出反应生成水以及换热等。随着燃料电池技术的发展，双极板的流场结构对于排出反应生成水具有重大影响。燃料电池中由于电化学反应产生的反应生成水在介质流道脊部位置不能通畅排出，阻碍了气体的传输，影响了电堆整体性能的发挥。

为了解决上述问题，现有技术提出一种燃料电池极板流场结构及燃料电池极板，该流场结构包括多条间隔分布的介质流道和介质流道脊，形成直介质流道形式的平行结构。其虽然在介质流道脊上交替设置有多个用于保持多余水分的持水槽和多个用于持水槽排水的泄水槽，但是持水槽与泄水槽在同一水平面高度上，导致该持水槽持水能力有限，且当介质流道中的流体呈层流状态时，对于泄水槽的排水效果不理想。

现有技术还提出了一种具有变截面流场通道的质子交换膜燃料电池双极板。该双极板上沿反应气体流动方向设置有多条平行分布的流场通道，该流场通道整体呈多个菱形结构，此种结构对介质流道脊部设计要求较高，若脊部过窄易造成电池接触电阻增大，且极板脊部强度减弱；若脊部过宽则易造成脊下排水效果不佳影响电池性能。

因此，亟需一种燃料电池极板流场结构及燃料电池极板，以解决以上问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，目的在于提供一种燃料电池极板流场结构，该燃料电池极板流场结构能够增强燃料电池极板的传质能力和排水性能，使燃料电池整体性能能够得到提升。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃料电池极板流场结构，包括多个脊部结构，多个所述脊部结构沿第一方向相互平行间隔设置于极板本体上，相邻的所述脊部结构之间形成介质流道；所述脊部结构包括多个沿第二方向依次排布的单元脊块，相邻的所述单元脊块之间平滑过渡，所述单元脊块开设第一排水槽和第二排水槽，所述第一排水槽和所述第二排水槽沿所述单元脊块的第一中心轴线对称分布，所述第一中心轴线平行于第二方向，沿所述第二方向，所述第一排水槽逐渐靠近所述第二排水槽。

可选地，沿平行于第二方向的方向，所述单元脊块的宽度尺寸从中心向两端逐渐减小，呈菱形结构，所述介质流道呈周期性变径结构。

可选地，所述单元脊块上端面距所述极板本体的垂直距离为0.2mm-1mm。

可选地，所述单元脊块第一顶角的角度等于第二顶角的角度，所述第一顶角和所述第二顶角关于所述第一中心轴线对称分布，所述第一顶角和所述第二顶角的角度为100°-160°。

可选地，所述第一排水槽和所述第二排水槽之间的最小距离为0mm-0.5mm。

可选地，所述第一排水槽的槽底倾斜，从靠近所述第一中心轴线的一侧到远离所述第一中心轴线的一侧，所述第一排水槽的槽底逐渐靠近所述极板本体；