[发明专利]一种氢燃料电池的极板复合流道

说明书

本发明涉及一种氢燃料电池的极板复合流道，包括第一深度流道和第二深度流道，第一深度流道在氢燃料电池极板上的深度大于第二深度流道在氢燃料电池极板上的深度，第一深度流道与第二深度流道相互层叠设置，第一深度流道与第二深度流道均沿氢燃料电池的流体流通方向分布。与现有技术相比，本发明利用深浅不同的两个或多个流场的混合结构，实现不同工况下的流场形式变化，如轻载工况下的主要通过深流道流动、重载工况下的浅流道流场与深流道流场复合流动；从而提升了流场设计的自由度，以更好满足不同工况下的电堆运行需求，提升了电堆在不同工况下的运行效果。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种氢燃料电池的极板复合流道。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

氢燃料电池中的双极板上通过设置流道供流体有规律的流动，燃料电池现有流场设计在不同负载工况，不同介质流量下的流场形式没有变化，如公开号为CN213936252U的实用新型公开的一种氢燃料电池的双极板及氢燃料电池，这导致燃料电池流场设计必须综合平衡不同工况，降低了流场对不同工况的适应性，例如轻载工况需要保水保湿，重载工况需要排水排湿，或者需要额外的监测设备和控制策略来保证电堆在不同工况下运行在各自合适的湿度条件。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在燃料电池现有流场设计在不同负载工况，不同介质流量下的流场形式没有变化，降低了流场对不同工况的适应性的缺陷而提供一种氢燃料电池的极板复合流道。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种氢燃料电池的极板复合流道，包括第一深度流道和第二深度流道，所述第一深度流道在氢燃料电池极板上的深度大于所述第二深度流道在氢燃料电池极板上的深度，所述第一深度流道与所述第二深度流道相互层叠设置，所述第一深度流道与所述第二深度流道均沿氢燃料电池的流体流通方向分布。

进一步地，所述第一深度流道为蜿蜒流道，所述第二深度流道为直流道。

进一步地，所述第一深度流道为直流道，所述第二深度流道为蜿蜒流道。

进一步地，所述蜿蜒流道和直流道的数量均为多个，多个蜿蜒流道两两相互平行设置，多个直流道两两相互平行设置。

进一步地，所述第一深度流道为交指流场流道，所述第二深度流道为多道平行流场流道。

进一步地，所述第一深度流道为第一多道平行蜿蜒流场流道，所述第一深度流道为第二多道平行蜿蜒流场流道，所述第一多道平行蜿蜒流场流道和第二多道平行蜿蜒流场流道的流道参数不同。

进一步地，不同的流道参数为周长、频率、槽脊宽度、流道深度的一个或多个。

进一步地，所述极板复合流道包括两个或两个以上不同深度的流道。

进一步地，所述氢燃料电池的极板复合流道分为多个区域，各个区域均包括一个或多个不同深度的流道。

进一步地，所述氢燃料电池的极板复合流道设置在极板上，形成不同深度流道对应高度的脊，所述极板为金属极板、石墨极板或复合极板，所述复合极板的材料包括石墨材料、金属材料、复合材料中的一个或多个；

所述脊为单材料结构或多材料结构，所述单材料结构的材料为石墨或金属，所述多材料结构包括石墨材料和金属材料。

进一步地，所述脊的多材料结构为金属和石墨在高度方向以不同比例组合形成不同高度的脊。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：