【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢燃料电池领域，具体为一种基于阳极板氢气流场分布和结构受力分布进行流道结构设计的方法。
技术介绍
1、氢燃料电池是一种以氢气为燃料，通过化学反应生成水同时释放出电能的电池装置，其转化效率不受卡诺循环限制，远超内燃机，绿色无污染的特点使得它在各个方面有广泛的应用前景。
2、目前清洁能源和生态发展作为全球发展的两大主题，氢气是未来最理想的清洁能源之一，住宅用的氢燃料电池也具有潜在市场，而现有输送燃气的管道暂时只能提供2000pa左右的压强，为了不更改现有燃气管道技术，低氢压燃料电池装置面临挑战。
3、双极板是燃料电池中重要的组成部分，约占燃料电池80％的重量和30％的成本，在燃料电池中起着支撑整个电池结构以及扩散通入气体的作用，分为阴极板和阳极板两块，分别通入氧气和氢气。
4、现在的燃料电池流场结构，存在如下不足：(1)直线型或波浪型的平行流场虽然能实现低氢压传输，但是流道流程太短，氢气扩散不充分，利用率低；(2)传统的单或双蛇形流道在低氢压情况下，容易发生水淹，堵塞流道；(3)常用的复合石墨板，在组装过程中，易在应力集中区域，如密封圈对应的沟槽区域和氢气引流区，发生损伤或破坏变形。因此，改进流道结构、优化氢气流场分布和减小应力集中程度很有必要。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术结合阳极板氢气流动性能和抗组装力的压缩性能进行仿真模拟后，设计出一种适用于低氢压住宅用燃料电池多蛇形流道阳极板。
2、本专利技术将结构
3、专利技术采用如下技术方案：
4、一种基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，流道结构包括氢气入口1、氢气出口2、流场区、引流区4、密封胶区7，其中：
5、所述氢气入口1、氢气出口2沿氢气出入方向分别设置于流场区的两端；
6、所述流场区由若干蛇形流道3组合构成；
7、所述引流区4，位于流场区的两端，设有用于导流的若干导流圆柱5、导流长台6；
8、所述密封胶区7对引流区、流场区进行密封，留出氢气入口、氢气出口，并可以防止发生损伤或破坏变形。
9、上述基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板的设计方法，包括步骤：
10、s1、构建燃料电池阳极板流道的三维模型；
11、s2、流体力学仿真模拟；
12、s2.1、导入流体力学仿真模拟软件中；
13、s2.2、对阳极板进行流体计算的参数设置；
14、s2.3、分析整个流道内氢气的流动性能；
15、s3、固体力学仿真模拟；
16、s3.1、导入固体力学仿真模拟软件中；
17、s3.2、对阳极板进行有限元计算的参数设置；
18、s3.3、分析氢气出入口附近极板的压缩性能。
19、本专利技术有以下有益效果：
20、1.本专利技术通过采用一种基于流道结构受压和氢气流动仿真模拟的阳极板流场设计方法，设计了一款低氢压住宅用燃料电池多蛇形流道阳极板。相比于传统通过实验研发一种新型流场结构来说，计算机模拟克服了实验研发复杂因素多、耗时长、成本高、突发意外情况等缺点；相比于流道结构的外观设计，计算机仿真模拟可以预测氢气在流场中的流动以及阳极板在电堆中受组装压力时的应力和应变分布等信息，为流体流动性能和结构抗压性能都优异的阳极板模型设计提供科学依据。
21、2.本专利技术流道结构保留了传统单/双蛇形流道流程长和氢气利用率高等特点，同时改良了其流程过长、进出口压差过大的缺点，两者结合之下为低浓度的氢气流道提供了新的方案。
22、3.在计算模拟中获取的数据显示本专利技术多蛇形流道结构可在小于2000pa压强下满足低氢压住宅用燃料电池的使用，相比于平行流道，其更利于氢气利用率的提高。
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1.一种基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于，其流道结构包括氢气入口(1)、氢气出口(2)、流场区、引流区(4)、密封胶区(7)，其中：
2.据权利要求1所述的基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于蛇形流道反转处倒圆角，以减少应力集中点。
4.据权利要求1所述的基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于：
5.如权利要求1所述的基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板的设计方法，其特征在于，包括步骤：
6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述步骤2包括：
7.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述步骤3包括：
8.如权利要求7所述的设计方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于，其流道结构包括氢气入口(1)、氢气出口(2)、流场区、引流区(4)、密封胶区(7)，其中：
2.据权利要求1所述的基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于低氢压燃料电池用多蛇形流道阳极板，其特征在于蛇形流道反转处倒圆角，以减少应力集中点。
4.据...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯聪，杨瀚钦，明平文，杨代军，张存满，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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