本发明专利技术公开了一种燃料电池阴极板流场结构，燃料电池阴极板流场结构的顶部设有膜电极，该流场结构包括：多条平行设置的空气流道，空气流道沿燃料电池阴极板的宽度方向延伸，相邻两个空气流道之间形成流道脊；流道脊上开设有供空气流动的脊槽，脊槽与空气流道平行，且深度小于空气流道，使空气能够在流道脊与膜电极之间流动，在膜电极上反应生成水。本发明专利技术通过在流道脊上开设脊槽，使得该燃料电池阴极板流场结构在使用状态下，空气同时在脊槽和空气流道内流动，在膜电极上反应产生水。但是由于脊槽的深度小于空气流道的深度，因而空气在脊槽内流动时阻力较大，使得脊槽附近的膜电极中的水分不易被空气带走，起到了对膜电极增湿的作用。作用。作用。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池阴极板及其流场结构
[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池阴极板及其流场结构。
技术介绍
[0002]阴极开放式空冷燃料电池是一种直接将膜电极阴极侧暴露在空气中，使空气同时作为阴极反应介质和冷却介质的电池。其中，该开放式空冷燃料电池中，用于散热的空气的量远大于反应需要的空气的量，导致空气流过电池阴极侧时，带走了大量的水分，造成膜电极干燥，使得电池内阻较大，电池性能较差。为了缓解该缺陷，研发人员已着手研发具有保湿功能的膜电极，以保持膜电极的水分。目前,还尚未发现有研发人员对电池极板结构做出改进，以解决膜电极易干燥的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种燃料电池阴极板及其流场结构，解决现有开放式空冷燃料电池的膜电极易干燥的技术问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种燃料电池阴极板流场结构，所述燃料电池阴极板流场结构的顶部设有膜电极，所述燃料电池阴极板流场结构包括：多条平行设置的空气流道，所述空气流道沿所述燃料电池阴极板的宽度方向延伸，相邻两个空气流道之间形成流道脊；所述流道脊上开设有供空气流动的脊槽，所述脊槽与所述空气流道平行，且深度小于所述空气流道，使空气能够在所述流道脊与所述膜电极之间流动，在膜电极上反应生成水。
[0005]可选的，所述脊槽的两端与外部连通。
[0006]可选的，所述脊槽与所述空气流道的深度比为1:2
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1:10。
[0007]可选的，所述脊槽的宽度小于所述空气流道，脊槽与空气流道的宽度比为1:2
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1:3.5。
[0008]可选的，所述脊槽的深度为0.4mm
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0.8mm，宽度为0.4mm
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1.1mm。
[0009]本专利技术还提供了一种燃料电池双极板，该燃料电池双极板包括：阴极板及阳极板，所述阴极板具有上述的燃料电池阴极板流场结构。
[0010]可选的，上述阴极板与阳极板采用金属冲压工艺制成。
[0011]可选的，所述阴极板与所述阳极板通过焊接或者注胶粘接固定成燃料电池双极板。
[0012]可选的，所述阴极板与所述阳极板采用石墨雕刻工艺制成。
[0013]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0014](1)本专利技术提供的燃料电池阴极板流场结构包括：空气流道和流道脊，所述流道脊上开设有脊槽，该脊槽与空气流道平行，且深度小于空气流道的深度。使用状态下，空气同时在脊槽和空气流道内流动，在膜电极上反应产生水。但是由于脊槽的深度小于空气流道的深度，因而空气在脊槽内流动时阻力较大，使得脊槽附近的膜电极中的水分不易被空气
带走，起到了对膜电极增湿的作用。
[0015](2)本专利技术通过在流道脊上开设脊槽供空气流动，进一步提高了电池的散热面积，提高了电池的环境温度适应能力，从而提高了电池的功率密度。
[0016](3)本专利技术的燃料电池阴极板尤其适用于阴极开放式空冷燃料电池。
附图说明
[0017]图1为现有燃料电池阴极板的结构示意图；
[0018]图2为现有一实施例中燃料电池阴极板的截面示意图；
[0019]图3为现有另一实施例中燃料电池阴极板的截面示意图；
[0020]图4为本专利技术一实施例中燃料电池阴极板的截面示意图；
[0021]图5为含有本专利技术燃料电池阴极板的燃料电池的测试结果图；
[0022]图6为本专利技术另一实施例中燃料电池阴极板的截面示意图；
[0023]图7为不同温度条件下，含有本专利技术燃料电池阴极板的燃料电池0.5A/cm2电池电压。
[0024]图中：1
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反应介质进出口；2
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流场，21
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空气流道，22
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流道脊，23
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氢气流道，24
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脊槽，25
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冷却流道；3
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膜电极
具体实施方式
[0025]以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0026]现有开放式空冷燃料电池中，燃料电池膜电极的阴极侧直接暴露在空气中，使空气同时作为反应介质的同时，也作为冷却介质。但是由于用于散热的空气的量远大于反应需要的空气的量，导致空气流过阴极侧时带走的水分多于反应产生的水分，造成膜电极干燥。
[0027]如图1
‑
图3所示，现有燃料电池极板内结构包括反应介质进出口1、流场2及密封等结构。其中，流场2中的流道脊22顶面为平面，没有空间供空气流动，因而流道脊22顶部的膜电极3不参与反应。如图4所示，本专利技术提供了一种燃料电池阴极板流场结构，包括：多条平行设置的空气流道21，所述空气流道21贯穿所述燃料电池阴极板的宽度方向延伸，相邻两个空气流道21之间形成流道脊22；所述流道脊22上开设有脊槽24，该脊槽24与空气流道21平行，且深度小于空气流道21。
[0028]在本专利技术燃料电池阴极板流场结构中，流道脊22的顶面开设有脊槽24，该脊槽24与空气流道21平行，使空气能够在脊槽24中流动，在流道脊22顶部的膜电极3上反应生成水。进一步地，由于脊槽24的深度较小，空气在脊槽24内流动的阻力较大，使得空气不易带走脊槽24顶部膜电极3中的水分，从而增加了膜电极3的湿度。
[0029]一些实施例中，脊槽24的两端与外部连通，可以在燃料电池的外部设置风扇等生风装置，向脊槽24内输送空气。
[0030]一些实施例中，脊槽24与空气流道21的深度比为1:2
‑
1:10，脊槽24过深则空气流量大，带走较多的水分，起不到保水的效果。
[0031]一些实施例中，脊槽24与空气流道21的宽度比为1:2
‑
1:3.5。脊槽24过宽则留给空气流道21的空间较小，电堆散热的效果较差。
[0032]具体地，脊槽24的深度控制在0.4mm
‑
0.8mm之间，宽度控制在0.4mm
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1.1mm之间。
[0033]本专利技术还提供了一种燃料电池双极板，该双极板包括：阴极板和阳极板，其中阴极板具有上述燃料电池阴极板流场结构，下面结合具体实施例说明。
[0034]对比例1
[0035]如图2所示，对比例1为现有燃料电池双极板，该双极板由石墨雕刻加工的方法制成，双极板中的空气流道21宽1.2mm，流道脊22宽2.4mm，流道脊的顶面未开设脊槽。
[0036]实施例1
[0037]如图4所示，本实施例提供了一种燃料电池双极板，该双极板与对比例1的区别在于：阴极板流道脊22的顶面开设有脊槽24，该脊槽24设于流道脊22顶面中间的位置，宽0.8mm，深0.6mm。如图5所示，对含有对比例1和实施例1燃料电池双极板的燃料电池进行性能测试，结果显示：燃料电池性能由对比例1的0.65V@0.4A/cm2提升至0.66V@0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阴极板流场结构，所述燃料电池阴极板流场结构的顶部设有膜电极，其特征在于，所述燃料电池阴极板流场结构包括：多条平行设置的空气流道，所述空气流道沿所述燃料电池阴极板的宽度方向延伸，相邻两个空气流道之间形成流道脊；所述流道脊上开设有供空气流动的脊槽，所述脊槽与所述空气流道平行，且深度小于所述空气流道，使空气能够在所述流道脊与所述膜电极之间流动，在膜电极上反应生成水。2.如权利要求1所述的燃料电池阴极板流场结构，其特征在于，所述脊槽的两端与外部连通。3.如权利要求1所述的燃料电池阴极板流场结构，其特征在于，所述脊槽与所述空气流道的深度比为1:2
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1:10。4.如权利要求1所述的燃料电池阴极板流场结构，其特征在于，所述脊槽的宽度小于所述空气流道，脊槽与空气流道的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，王涛，贺阳，喻强，孙丽君，钟国敏，
申请(专利权)人：航天氢能上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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