【技术实现步骤摘要】
本申请涉及燃料电池，尤其是涉及一种双极板结构及电堆。
技术介绍
1、燃料电池电堆是若干燃料电池单电池串联叠加而来的。一个燃料电池单电池由膜电极（mea）、阳极板和阴极板构成。在燃料电池电堆中，阳极板和阴极板均可以看成是双极板，通常相邻两个燃料电池的双极板由一个阳极板和一个阴极板合并。
2、参照下图1，双极板包含进出口区域10、反应物过渡区11（反应气分配区）、有效反应区12。进出口区域10包括氢气路、空气路和冷却路，每一路涉及的腔体数量与三个腔体的位置无特殊要求，可以结合电堆的氢气路、空气路和冷却路上公共管道的设计来确定，或者说每片电池的进出口区域10组合起来就组成了公共管道。反应物过渡区11（反应气分配区）的形状也没有特殊的要求，这部分的设计目的是让反应物能够更均匀的分布在有效反应区12内，保证电化学反应能够均匀充分的在有效反应区12内进行。
3、有效反应区12内一般进行流道优化设计，目前的主流流道设计包括蛇形流道、平行流道、交指型流道和网格流道等种类等。参照下图2，平行流道13结构简单,易加工。平行流道13具有较多的相互平行的流场通道,流程距离短,进出口压损小,通道并联，有利于反应气体以及冷却水在通道内的均匀分布,能实现电流密度及电池温度的均匀分布。其缺陷是反应气体在直流道中存留时间短,气体利用率低,流速相对较低,产生的水不能及时排出, 易造成堵水。
技术实现思路
1、为了有助于解决平行流道的缺点，本申请提供一种双极板结构及电堆。
2、本申请
3、第一方面
4、一种双极板结构，包括双极板本体，所述双极板本体的一端设置有反应气体入口和冷却液入口，所述双极板本体另一端设置有反应气体出口和冷却液出口，所述双极板本体中部设置有连通所述反应气体入口和反应气体出口的流道，所述流道包括设置在流道侧壁的第一导流结构，所述第一导流结构包括沿气体流向交替连接的梯形凹槽结构和三角凸起结构，所述第一导流结构设置为两组，一组所述第一导流结构的三角凸起结构朝向另一组所述第一导流结构的梯形凹槽结构。
5、通过采用上述技术方案，气流在梯形凹槽结构处形成低速漩涡区，低速漩涡区可以延长气体停留时间，提高气体利用率，同时，三角凸起结构达到消能效果，使流道内各低速漩涡区的气流流速保持均衡，进而给膜电极表面各处提供的气体量保持一致，提高了整体反应的均匀性。此外，气流在三角凸起结构的尖端处形成高速气流区，在流道内的水能够通过高速气流区快速排掉，解决了传统平行流道易造成堵水的问题。
6、可选的，所述梯形凹槽结构的表面设置有疏水涂层，所述三角凸起结构的表面设置有亲水涂层。
7、通过采用上述技术方案，使流道内的水更容易汇聚于三角凸起结构的表面，且由于三角凸起结构位于高速气流区，从而能够更容易排掉流道内的水，增强排水效率。
8、可选的，所述三角凸起结构的尖端越过两组所述第一导流结构的中心线。
9、通过采用上述技术方案，使三角凸起结构的尖端更易形成高速气流区，增大高速气流区的范围和流速，保障水的顺利排出。
10、可选的，所述三角凸起结构的尖端设置为圆弧凸起。
11、通过采用上述技术方案，增大亲水涂层面积，使水更易汇聚于三角凸起结构的尖端，从而更易将水排出。
12、可选的，所述三角凸起结构的尖端与相邻两三角凸起结构的尖端之间具有第一距离和第二距离，所述第一距离与所述第二距离不相等。
13、通过采用上述技术方案，使第一距离所在区域与第二距离所在区域的压力差不一致，从而在不同压力差作用下，气体以及水流沿流道行进更顺畅。
14、可选的，所述梯形凹槽结构包括第一斜面、槽平面以及第二斜面，所述第一斜面设置在所述梯形凹槽结构面向气体流向的一侧，所述第二斜面设置在所述梯形凹槽结构背向气体流向的一侧，所述第一斜面与槽平面的夹角大于第二斜面与所述槽平面的夹角。
15、通过采用上述技术方案，提高对气体或者水流在流动过程中的缓冲性，使气体或水流在流动过程中更加稳定；同时，斜面的设计不易于在内角处长期集聚气流或水流，提高气流或水流的流动性，保障反应的正常进行。
16、可选的，所述流道底壁设置有依次连接的箭头型亲水图案，所述箭头型亲水图案的箭头端朝向气体流向。
17、通过采用上述技术方案，使产生的水在流道内更易沿流道排出。
18、可选的，所述箭头型亲水图案中面积较大的一端靠近三角凸起结构设置。
19、通过采用上述技术方案，使更多的水汇聚在亲水涂层以及箭头型亲水图案处，由于亲水涂层处于高速气流区，利用高速气流区的高流速，能够更易将水排出流道。
20、可选的，所述流道为平行流道、蛇形流道或仿生流道中的一种。
21、第二方面
22、一种电堆，包括上述的双极板结构。
23、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
24、1.气流在梯形凹槽结构处形成低速漩涡区，低速漩涡区可以延长气体停留时间，提高气体利用率，同时，三角凸起结构达到消能效果，使流道内各低速漩涡区的气流流速保持均衡，进而给膜电极表面各处提供的气体量保持一致，提高了整体反应的均匀性。此外，气流在三角凸起结构的尖端处形成高速气流区，在流道内的水能够通过高速气流区快速排掉，解决了传统平行流道易造成堵水的问题。
25、2.低速漩涡区和高速气流区组合使用，既延长气体停留时间，提高气体利用率，又能缩短排水时间，提高排水效率。
26、3.亲水涂层和疏水涂层的交错组合使用，同时配合低速漩涡区和高速气流区，可以有效增强排水效率。
27、4.梯形凹槽结构和三角凸起结构相结合的流道结构流场分布均匀，几乎不存在滞留区，消能效果好，流态均匀稳定，有效提高了流道的抗堵塞性能。
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1.一种双极板结构，包括双极板本体（20），所述双极板本体（20）的一端设置有反应气体入口（21）和冷却液入口（22），所述双极板本体（20）另一端设置有反应气体出口（23）和冷却液出口（24），所述双极板本体（20）中部设置有连通所述反应气体入口（21）和反应气体出口（23）的流道（30），其特征在于：所述流道（30）包括设置在流道（30）侧壁的第一导流结构（40），所述第一导流结构（40）包括沿气体流向交替连接的梯形凹槽结构（41）和三角凸起结构（42），所述第一导流结构（40）设置为两组，一组所述第一导流结构（40）的三角凸起结构（42）朝向另一组所述第一导流结构（40）的梯形凹槽结构（41）。
2.根据权利要求1所述的一种双极板结构，其特征在于：所述梯形凹槽结构（41）的表面设置有疏水涂层，所述三角凸起结构（42）的表面设置有亲水涂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述三角凸起结构（42）的尖端越过两组所述第一导流结构（40）的中心线。
4.根据权利要求2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述三角凸起结构（4
5.根据权利要求1或2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述三角凸起结构（42）的尖端与相邻两三角凸起结构（42）的尖端之间具有第一距离和第二距离，所述第一距离与所述第二距离不相等。
6.根据权利要求1或2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述梯形凹槽结构（41）包括第一斜面（412）、槽平面（413）以及第二斜面（414），所述第一斜面（412）设置在所述梯形凹槽结构（41）面向气体流向的一侧，所述第二斜面（414）设置在所述梯形凹槽结构（41）背向气体流向的一侧，所述第一斜面（412）与槽平面（413）的夹角大于第二斜面（414）与所述槽平面（413）的夹角。
7.根据权利要求2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述流道（30）底壁设置有依次连接的箭头型亲水图案（50），所述箭头型亲水图案（50）的箭头端朝向气体流向。
8.根据权利要求7所述的一种双极板结构，其特征在于：所述箭头型亲水图案（50）中面积较大的一端靠近三角凸起结构（42）设置。
9.根据权利要求1或2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述流道（30）为平行流道（13）、蛇形流道或仿生流道中的一种。
10.一种电堆，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的双极板结构。
...【技术特征摘要】
1.一种双极板结构，包括双极板本体（20），所述双极板本体（20）的一端设置有反应气体入口（21）和冷却液入口（22），所述双极板本体（20）另一端设置有反应气体出口（23）和冷却液出口（24），所述双极板本体（20）中部设置有连通所述反应气体入口（21）和反应气体出口（23）的流道（30），其特征在于：所述流道（30）包括设置在流道（30）侧壁的第一导流结构（40），所述第一导流结构（40）包括沿气体流向交替连接的梯形凹槽结构（41）和三角凸起结构（42），所述第一导流结构（40）设置为两组，一组所述第一导流结构（40）的三角凸起结构（42）朝向另一组所述第一导流结构（40）的梯形凹槽结构（41）。
2.根据权利要求1所述的一种双极板结构，其特征在于：所述梯形凹槽结构（41）的表面设置有疏水涂层，所述三角凸起结构（42）的表面设置有亲水涂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述三角凸起结构（42）的尖端越过两组所述第一导流结构（40）的中心线。
4.根据权利要求2所述的一种双极板结构，其特征在于：所述三角凸起结构（42）的尖端设置为圆弧凸起（422）。
5.根据权利要求1或2所述的一种双...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖利平，韩飞波，牛永凯，位庆贺，卢东亮，
申请(专利权)人：风氢扬氢能科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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