【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池双极板设计，具体涉及一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法及其结构。
技术介绍
1、燃料电池采用氢气作为燃料，当大功率运行时，阴极侧（空气侧）会产生大量的水，并从阴极进口到阴极出口方向呈现梯度递增趋势，而质子交换膜上水分的反扩散导致阳极侧（氢气侧）从阳极进口到阳极出口水分逐渐增加。由于阳极侧催化剂铂pt载量相对较低，较多的水分会阻碍氢气传输至催化剂的表面及电子的传输，一定程度上增加了水淹的风险。
2、由于阳极进口到阳极出口处水分逐渐增加，而水分主要是通过gdl与阳极极板的脊的压紧区域（即gdl的z轴方向上与阳极极板的脊对应区域）从gdl中排出，沿着阳极极板的脊侧壁到达流道区。因此本申请提出一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法及其结构，将阳极极板与阳极gdl接触区域（即阳极极板的脊，下面详细记述中称阳极板脊）进行梯度化设计，实现水分的快速排除，降低水淹风险。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法及其结构，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。
2、为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，包括：在氢燃料电池阳极板中均匀交错预设阳极板脊及流道区，将阳极板脊沿其延伸方向设有至少三段依次排开的涂层区域，涂层区域上设有涂层材料；设定涂层材料的厚度为σ、2σ、3σ、…、nσ，σ为阳极板脊端部第一个涂层材料的厚度，n为正整数，
4、在上述技术方案的基础上，阳极板脊涂层区域长度为平均等分设计。
5、在上述技术方案的基础上，涂层材料为金属钛的含氮或含碳化合物。
6、在上述技术方案的基础上，疏水材料为聚四氟乙烯和/或聚偏二氟乙烯。
7、在上述技术方案的基础上，一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构，设有阳极进口和阳极出口，阳极进口和阳极出口之间设有均匀交错分布的阳极板脊和流道，阳极板脊为凸起状且与流道设有不小于0.1mm的厚度差，沿阳极板脊延伸方向依次设有等间距的第一涂层区域、第二涂层区域和第三涂层区域，且第一涂层区域、第二涂层区域和第三涂层区域厚度依次增加。
8、在上述技术方案的基础上，第一涂层区域、第二涂层区域和第三涂层区域设有疏水涂层且疏水涂层的疏水剂含量依次增加。
9、在上述技术方案的基础上，阳极板脊为矩形凸起，阳极板脊和流道轮次设置组成重复均布的密集流场区。
10、在上述技术方案的基础上，氢燃料电池阳极板脊梯度化结构为石墨一体雕刻成型的矩形板。
11、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
12、（1）本申请中的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，通过对疏水剂质量分数和涂层厚度的梯度化设计原则，能使单体燃料电池内部具有更为畅通的排水条件，有利于将阳极板脊区域的水分更好的引导至极板的流道区域，从而更好地实现将反应生成水从燃料电池内部排除的目的。
13、（2）本申请中一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构与现有技术相比，本技术方案中涂层厚度的梯度化能实现阳极板脊高度的梯度变化，从而实现mea在压缩状态下的孔隙率呈现梯度化变化，既能够在一定程度上改善水分沿阳极x轴方向上的分布不均和水分从gdl中的排出，同时阳极板脊高度的梯度化能在一定程度上改善流道的深度，增加（或降低）气体和液体流通的通道，实现气体压力分布的均匀。
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1.一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于：所述阳极板脊涂层区域长度为平均等分设计。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于：所述涂层材料为金属钛的含氮或含碳化合物。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于：所述疏水材料为聚四氟乙烯和/或聚偏二氟乙烯。
5.一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构，设有阳极进口（3）和阳极出口（4），阳极进口（3）和阳极出口（4）之间设有均匀交错分布的阳极板脊（1）和流道（2），其特征在于：阳极板脊（1）为凸起状且与流道（2）设有不小于0.1mm的厚度差，沿阳极板脊（1）延伸方向依次设有等间距的第一涂层区域（5）、第二涂层区域（6）和第三涂层区域（7），且第一涂层区域（5）、第二涂层区域（6）和第三涂层区域（7）厚度依次增加。
6.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构，其特征在于：所述第一涂层区域（5）、第二涂层区域（6）和
7.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构，其特征在于：所述阳极板脊（1）为矩形凸起，阳极板脊（1）和流道（2）轮次设置组成重复均布的密集流场区。
8.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构，其特征在于：所述氢燃料电池阳极板脊梯度化结构为石墨一体雕刻成型的矩形板。
...【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于：所述阳极板脊涂层区域长度为平均等分设计。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于：所述涂层材料为金属钛的含氮或含碳化合物。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极板脊梯度化设计方法，其特征在于：所述疏水材料为聚四氟乙烯和/或聚偏二氟乙烯。
5.一种氢燃料电池阳极板脊梯度化结构，设有阳极进口（3）和阳极出口（4），阳极进口（3）和阳极出口（4）之间设有均匀交错分布的阳极板脊（1）和流道（2），其特征在于：阳极板脊（1）为凸起状且与流道（2）设有不小于0.1mm的厚度...
【专利技术属性】
技术研发人员：段愿，全琎，全书海，
申请(专利权)人：武汉海亿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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