一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法技术

本发明专利技术涉及一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，主要包含双极板1、进口2、出口3、菱形导流块4；所述双极板1上刻有单通道锥形斜坡蛇形流场，包含锥形斜坡转角11和直流道12；所述锥形斜坡转角11采用渐缩梯形结构，用于引导气体或反应生成的液态水；所述菱形导流块4布置于双极板流场直流道12的中部，用于改善流场中气体的分布。本发明专利技术通过上述方法，改善流场反应物与反应产物分布，提高流场下游反应物浓度，减小流场中液滴通过时的动量损失，在较小进气流量的工况下，提高流场的水管理性能和流场的排水效率，有利于提高经济性。济性。济性。

【技术实现步骤摘要】
一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法。

技术介绍

[0002]随着全球变暖的加速，世界各国纷纷颁布了各种有关二氧化碳等温室气体排放的法规。为了减少碳排放，电动汽车得到了研究并得到了迅速发展。电动汽车的动力主要来自电池。质子交换膜燃料电池因其高效率和零碳排放而成为潜在的能源设备，并逐渐应用于电动汽车。
[0003]对于质子交换膜燃料电池，常规流场通常存在压降大，水管理性能差等特点。而通过对流场进行优化可以改善排水效率，改善流场中气体分布，提高燃料电池的输出性能。现在存在一些燃料电池流场改进方法存在加工难度大，成本高等特点，不利于燃料电池的大规模应用。

技术实现思路

[0004]在本专利技术的目的是专利技术一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，该方法可降低压降，实现相同排水效果所需的进气流量较小，减小寄生功率，改善双极板中反应气体的分布情况，提高燃料电池排水效率，提高燃油经济性，且加工难度低，加工成本低。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提出了一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，在燃料电池中设置两个双极板1，所述锥形斜坡转角11位于两个双极板1，用于引导气体或反应生成的液态水，所需进气流量较小，所述方菱形导流块4位于直流道12，用于改善气体分布。
[0006]优选地，所述包含双极板1、进口2、出口3、菱形导流块4、锥形斜坡转角11和直流道12；所述双极板1上刻有单通道锥形斜坡蛇形流场，主要由锥形斜坡转角11和直流道12构成，有利于减小气体和液态水通过转角时的动量损失；所述菱形导流块4，用于改善流场下游反应物和反应产物的分布；优选地，所述锥形斜坡转角11仅有5个，其截面为上底为1.2mm，下底为1.6mm的等腰梯形结构；
[0007]优选地，所述锥形斜坡转角11与所述直流道12的连接处采用梯形渐缩结构，其截面为等腰梯形结构，连接处过渡过程中，截面上底长度由上底为1.6mm逐渐减小至1.2mm，下底长度保持为1.6mm不变；
[0008]优选地，所述锥形斜坡转角11的上表面拐角内径113为R0.9mm、外径112为R2.1mm，下表面拐角内径114为R0.7mm、外径111为R2.3mm，有利于避免水滴通过转角时与流道壁面撞击破碎，提高燃料电池排水效率；
[0009]优选地，所述菱形导流块4仅有6个，高1mm，其截面为边长为0.53mm的菱形，单个布
置于直流道12中部，有利于改善双极板1的气体分布；
[0010]优选地，所述流场的进气流量较小，阳极进气流量为1
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1.2L/min，阴极进气流量为2
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2.3L/min，有利于提高反应气体的利用率；
[0011]本专利技术申请提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0012]在双极板的转角处设置锥形斜坡转角，有利于反应物到达流场下游，优化反应物分配，提高下游反应物浓度，提高燃料电池的输出功率；锥形斜坡转角在高负载工况下，可以使流场产生的水滴通过转角时不破碎，减小动量损失，提高流场排水效率；菱形导流块改善双极板的气体分布；特别地，在较小进气流量的工况下，依然保证较好的排水性能。
附图说明
[0013]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本专利技术实施例一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法的总体结构示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例所述锥形斜坡转角和菱形导流块位置示意图；
[0017]图3是本专利技术实施例所述锥形斜坡转角结构示意图；
[0018]图4是本专利技术实施例所述锥形斜坡转角俯视图。
[0019]附图标号：1
‑
双极板，2
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进口，3
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出口，4
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菱形导流块，11
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锥形斜坡转角，12
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直流道，111
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下表面拐角外径，112
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上表面拐角外径，113
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上表面拐角内径，114
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下表面拐角内径。
具体实施方式
[0020]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0021]为实施本专利技术所述一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，在燃料电池中设置双极板1，双极板上刻有单通道锥形斜坡蛇形流场；所述锥形斜坡转角11位于双极板1，用于引导气体或反应生成的液态水，所需进气流量较小；所述菱形导流块4，用于改善双极板中气体分布。
[0022]在一个实施例中，所述一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，包含双极板主体1、进口2、出口3、菱形导流块4、锥形斜坡转角11和直流道12；所述双极板上刻有单通道锥形斜坡蛇形流场，主要由锥形斜坡转角11和直流道12构成；所述锥形斜坡转角11仅有5个，其截面为上底为1.2mm，下底为1.6mm的等腰梯形结构；所述锥形斜坡转角11与所述直流道12的连接处采用梯形渐缩结构，连接处过渡过程中，截面上底长度由1.6mm逐渐减小至1.2mm，下底长度保持1.6mm不变；所述锥形斜坡转角11的上表面拐角内径113为R0.9mm、外径112为R2.1mm，下表面拐角内径114为R0.7mm、外径111为R2.3mm；所述锥形斜坡转角有利于减小气体和液态水通过转角时的动量损失，避免水滴通过转角时与流道
壁面撞击破碎，提高燃料电池排水效率；所述菱形导流块4的高为1mm，截面为边长0.53mm的菱形，单个布置于所述直流道12的中部，以改善双极板中的气体分布；
[0023]在一个实施例中，所述流场的进口进气流量较小，阳极进气流量为1
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1.2L/min，阴极进气流量为2
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2.3L/min，有利于排出流场中反应产生的水，提高反应气体的利用率，节省燃料；
[0024]综上所述，本专利技术所提及的一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，通过将流场转角改为锥形斜坡转角11，在直流道12中加入菱形导流块4，从而保证流场具有良好的排水效率，改善反应物和反应产物在流场下游的分布，并以较低的进气流量排出流场中反应产生的水，提高反应气体的利用率，节省燃料。
[0025]可以理解的，以上实施例仅表达了本专利技术的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制；应当指出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，其特征在于，包含双极板1、进口2、出口3、菱形导流块4；所述双极板1包含锥形斜坡转角11和直流道12；所述锥形斜坡转角11采用渐缩梯形结构；所述菱形导流块4布置于双极板流场直流道12的中部。2.根据权利要求1所述的一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，其特征在于，所述双极板1上刻有单通道锥形斜坡蛇形流场，主要由锥形斜坡转角11和直流道12构成。3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述锥形斜坡转角11有5个，其截面为等腰梯形结构，其上底长度为1.2mm，下底长度为1.6mm。4.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述锥形斜坡转角11与所述直流道12的连接处采用梯形渐缩结构，其截面为等腰梯形；连接处过渡过程中，截面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄豪中，刘明昕，李旋，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：