双极板流场结构及其流体流向控制方法、燃料电池技术

本发明专利技术提供了一种双极板流场结构及其流体流向控制方法、燃料电池，属于燃料电池领域，具体包括第一流场进气口、至少一个第二流场进气口、第一流场排气口和至少一个第二流场排气口，其中，所述第一流场进气口和所述第一流场排气口沿双极板的主流道对向设置，所述第二流场进气口和所述第二流场排气口沿双极板的主流道对向设置，所述第二流场进气口和所述第二流场排气口通过堆芯外部的阀门实现启闭，从而实现流场中流体方向的改变。通过本申请的处理方案，实现了流场内流体流向可变。实现了流场内流体流向可变。实现了流场内流体流向可变。

【技术实现步骤摘要】
双极板流场结构及其流体流向控制方法、燃料电池


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种双极板流场结构及其流体流向控制方法、燃料电池。

技术介绍

[0002]燃料电池的核心是膜电极和双极板。膜电极是电化学反应的场所；双极板提供气体分配和收集电流。在目前生产中，燃料电池的产能效率很大程度上受限于双极板流场的结构，优质的流场结构可以改善反应物和生成物的流动状态，使电极各处都能及时得到反应物，并且能及时排除冷却水，提高燃料电池的发电效率。双极板上流场的设计都是单一形式，双极板需要在为燃料电池的不同工况提供气体分配，例如在轻载工况下流速较低而导致气体交换传质性能不足，而在重载工况下由于流阻较大而导致空压机功耗过高。这点限制了燃料电池的性能。

技术实现思路

[0003]因此，为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种流场内流体流向可变的双极板流场结构及双极板流场结构的流体流向控制方法、燃料电池。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种双极板流场结构，包括第一流场进气口、至少一个第二流场进气口、第一流场排气口和至少一个第二流场排气口，其中，所述第一流场进气口和所述第一流场排气口沿双极板的主流道对向设置，所述第二流场进气口和所述第二流场排气口沿双极板的主流道对向设置，所述第二流场进气口和所述第二流场排气口通过堆芯外部的阀门实现启闭，从而实现流场中流体方向的改变。
[0005]在一个实施例中，所述第一流场进气口和第二流场进气口的宽度比为1:0.5~5。
[0006]在一个实施例中，第一流场排气口和第二流场排气口的宽度比为1:0.5~5。
[0007]在一个实施例中，所述双极板在靠近所述第二流场进气口处和/或所述第二流场排气口处设置有次流道，所述次流道和所述主流道的特征设置不一致。
[0008]在一个实施例中，所述主流道是直流道、蜿蜒流道、起伏流道和交错流道中的至少一种。
[0009]一种双极板流场结构的流体流向控制方法，包括：获取燃料电池的当前工况；根据所述当前工况确定流体的流向；根据所述流体的流向开启阀门，其中，所述控制方法用于控制上述的双极板流场结构中流体。
[0010]一种燃料电池，包括：堆芯，由多个并排设置的双极板组成；阀门，设置在所述堆芯的外部，用于调整流场中流体方向的改变，其中，流体方向的控制方法采用上述的方法。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过设置多个进气口与排气口，并利用堆芯外部的阀门控制多个进气口与排气口的启用与否来实现流场中的流体流动方向变化，从而改变流场的整体流向，改善不同工况下的气体流速分布和压降，从而在轻载工况下增强气体交换提升性能，或在重载工况下降低空压机功耗。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0013]图1是本专利技术的实施例中燃料电池的结构示意图；图2是本专利技术的实施例中燃料电池中堆芯的结构简图；图3是本专利技术的实施例中燃料电池中堆芯的结构简图；图4是本专利技术的实施例中双极板流场结构的第一流体流向示意图；图5是本专利技术的实施例中双极板流场结构的第二流体流向示意图；图6是本专利技术的实施例中双极板流场结构的第一流体流向示意图；图7是本专利技术的实施例中双极板流场结构的第二流体流向示意图；图8是本专利技术的实施例中双极板流场结构的第一流体流向示意图；图9是本专利技术的实施例中双极板流场结构的第一流体流向示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0015]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0016]要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0017]还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0018]另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0019]如图1所示，本申请实施例提供一种燃料电池，包括堆芯10和阀门20。
[0020]如图2和图3所示，堆芯10是由多个并排设置的双极板组成，并通过壳体对双极板进行封装。堆芯10的壳体设置有多个通孔口11。通孔口11可以用作排气口、排水口、进气口
或者进水口。在一个实施例中，如图4所示，双极板的流场结构包括第一流场进气口1a、第二流场进气口2a、第一流场排气口1b和第二流场排气口2b。
[0021]由于堆芯10是由多个并排设置的双极板组成，且双极板是一致的，所有单元流场的进气口1a、2a和排气口1b、2b在堆叠结构的堆芯中形成气体公共管道，对应总进气口1A、2A和总排气口1B、2B。所有单元流场的进气口2a均由布置在总进气口2A上的阀门控制供气，所有单元流场的排气口2b均由布置在总排气口2B上的阀门控制排气。所以，双极板堆叠后所有第一流场进气口1a会在堆芯的壳体对应处形成第一进气口1A；双极板堆叠后所有第一流场排气口1b会在堆芯的壳体对应处形成第一排气口1B；双极板堆叠后所有第二流场进气口2a会在堆芯的壳体对应处形成第二进气口2A；双极板堆叠后所有第二流场排气口2b会在堆芯的壳体对应处形成第二排气口2B。
[0022]如图1~3所示，阀门20设置在堆芯10的外部，用于封闭通孔口11，从而调整流场中流体方向的改变。阀门20可以设置在第二进气口2A和/或第二排气口2B的附近，用于封闭第二进气口2A和/或第二排气口2B。流场可以是燃料电池的阴极流场，也可以是阳极流场、冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板流场结构，其特征在于，包括第一流场进气口、至少一个第二流场进气口、第一流场排气口和至少一个第二流场排气口，其中，所述第一流场进气口和所述第一流场排气口沿双极板的主流道对向设置，所述第二流场进气口和所述第二流场排气口沿双极板的主流道对向设置，所述第二流场进气口和所述第二流场排气口通过堆芯外部的阀门实现启闭，从而实现流场中流体方向的改变。2.根据权利要求1所述的双极板流场结构，其特征在于，所述第一流场进气口和第二流场进气口的宽度比为1:0.5~5。3.根据权利要求1所述的双极板流场结构，其特征在于，第一流场排气口和第二流场排气口的宽度比为1:0.5~5。4.根据权利要求1所述的双极板流场结构，其特征在于，所述双极板...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦建明，白云飞，
申请(专利权)人：上海氢晨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：