一种仿生流场的燃料电池双极板

    技术2025-04-04  37


    本发明涉及燃料电池双极板,具体为一种仿生流场的燃料电池双极板。


    背景技术:

    1、现有技术中公开号为“cn115241482a”的一种具有耐腐蚀性的液流电池双极板,涉及液流电池双极板技术领域,包括电池双极板,电池双极板的表面涂抹有防腐涂层,电池双极板的两侧上端开设有定位槽,电池双极板的两侧下端焊接有定位凸块,定位槽和定位凸块上活动连接有加固板,加固板两侧螺纹连接有锁紧件,防腐涂层可以提高电池双极板整体的防腐效果,当电池双极板堆叠时,利用定位凸块插入定位槽的内部进行定位,尽量避免电池双极板堆叠后发生错位的状况,当电池双极板堆叠完成后,可以将加固板卡入电池双极板最上端的定位槽内部,同时可以将另一组加固板贴合到最底端电池双极板的定位凸块上,当上下两端的加固板对齐后,利用锁紧件插入加固板的两侧进行锁紧固定。

    2、但是上述该装置在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷:上述装置及现有技术中公开的双极板均采用一体式成型,其内部不设置有主动式流量调节机构,由于燃料电池电堆需要多组双极板叠加成型,其叠加排布的双极板数量通常为数十块,若气体供应过程中气压不充足,将导致气体流经各个双极板流道不稳定,从而影响转化和排水效率。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种仿生流场的燃料电池双极板,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    3、一种仿生流场的燃料电池双极板,包括双极板本体,所述双极板本体由阴极板、催化扩散层和阳极板叠合组成,所述阴极板和阳极板上均设置有气体顺次通过的气体入口区、前端扩散过渡区、反应区、后端扩散过渡区和出口区,所述前端扩散过渡区设置有仿生树叶分叉流道,所述仿生树叶分叉流道前端设置有流量调节槽,所述流量调节槽内定轴设置有调节片,所述调节片的轴心处固定安装有调节转轴,所述调节转轴与外接动力旋转机构连接,通过所述动力旋转机构转动带动调节片旋转进而调节进入前端扩散过渡区的气体单位流量。

    4、优选的,若干所述双极板本体叠加复合形成燃料电池电堆,所述调节转轴在燃料电池电堆上设置有一对且均贯穿电堆两端,若干阴极板的调节片、若干阳极板的调节片分别通过各自的调节转轴进行固定连接,所述燃料电池电堆两端分别设置有氢气入口、氢气出口、氧气入口和氧气出口。

    5、优选的,所述调节片由连通槽和两侧对称设置的挡缘组成,所述调节片在旋转过程中使得气体入口区与前端扩散过渡区连通或闭合。

    6、优选的,同一所述调节转轴上相邻调节片具有相同的错位角度,设同一调节转轴上首尾两片调节片的错位角度为α,则其上n片调节片的相邻错位角度为α/。

    7、优选的,首尾所述调节片的错位角度α的取值方式为收尾两片调节片均处于最大流通状态下的最大值。

    8、优选的,所述反应区设置为平行流道、蛇形流道、s型流道或其他异形流道。

    9、优选的,驱动调节转轴进行旋转的动力旋转机构包括异步电机,所述异步电机的驱动轴上固定安装有主动齿轮,所述主动齿轮与从动齿轮啮合,所述从动齿轮固定安装在调节转轴上,所述异步电机固定安装在燃料电池电堆上。

    10、优选的,所述后端扩散过渡区由均匀排布设置的凸点组合而成。

    11、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    12、本发明的双极板内部开创性设置有主动式流量调节机构,通过调节片的定轴旋转从而调节进入各个双极板的气体流量,对于叠加多组双极板的燃料电池电堆而言,该种主动式流量调节机构有利于调节流经各个双极板流道的气体流速,一方面保证了气体流速的均匀性,另一方面还能够通过提高不同双极板的流道流速从而促进其内部进行排水,从而保证了反应的稳定性和均衡性。



    技术特征:

    1.一种仿生流场的燃料电池双极板,包括双极板本体,所述双极板本体由阴极板、催化扩散层和阳极板叠合组成,其特征在于:所述阴极板和阳极板上均设置有气体顺次通过的气体入口区、前端扩散过渡区、反应区、后端扩散过渡区和出口区,所述前端扩散过渡区设置有仿生树叶分叉流道,所述仿生树叶分叉流道前端设置有流量调节槽,所述流量调节槽内定轴设置有调节片,所述调节片的轴心处固定安装有调节转轴,所述调节转轴与外接动力旋转机构连接,通过所述动力旋转机构转动带动调节片旋转进而调节进入前端扩散过渡区的气体单位流量。

    2.根据权利要求1所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:若干所述双极板本体叠加复合形成燃料电池电堆,所述调节转轴在燃料电池电堆上设置有一对且均贯穿电堆两端,若干阴极板的调节片、若干阳极板的调节片分别通过各自的调节转轴进行固定连接,所述燃料电池电堆两端分别设置有氢气入口、氢气出口、氧气入口和氧气出口。

    3.根据权利要求1或2所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:所述调节片由连通槽和两侧对称设置的挡缘组成,所述调节片在旋转过程中使得气体入口区与前端扩散过渡区连通或闭合。

    4.根据权利要求3所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:同一所述调节转轴上相邻调节片具有相同的错位角度,设同一调节转轴上首尾两片调节片的错位角度为α,则其上n片调节片的相邻错位角度为α/。

    5.根据权利要求4所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:首尾所述调节片的错位角度α的取值方式为收尾两片调节片均处于最大流通状态下的最大值。

    6.根据权利要求5所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:所述反应区设置为平行流道、蛇形流道、s型流道或其他异形流道。

    7.根据权利要求6所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:驱动调节转轴进行旋转的动力旋转机构包括异步电机,所述异步电机的驱动轴上固定安装有主动齿轮,所述主动齿轮与从动齿轮啮合,所述从动齿轮固定安装在调节转轴上,所述异步电机固定安装在燃料电池电堆上。

    8.根据权利要求6所述的一种仿生流场的燃料电池双极板,其特征在于:所述后端扩散过渡区由均匀排布设置的凸点组合而成。


    技术总结
    本发明提供一种仿生流场的燃料电池双极板,包括双极板本体,所述双极板本体由阴极板、催化扩散层和阳极板叠合组成,所述阴极板和阳极板上均设置有气体顺次通过的气体入口区、前端扩散过渡区、反应区、后端扩散过渡区和出口区,所述前端扩散过渡区设置有仿生树叶分叉流道,所述仿生树叶分叉流道前端设置有流量调节槽,通过所述动力旋转机构转动带动调节片旋转进而调节进入前端扩散过渡区的气体单位流量。本发明主动调节进入各个双极板的气体流量,该种设置有利于调节流经各个双极板流道的气体流速,一方面保证了气体流速的均匀性,另一方面还能够通过提高不同双极板的流道流速从而促进其内部进行排水,从而保证了反应的稳定性和均衡性。

    技术研发人员:程天才,王晓钰,刘强,秦明骏,王鹏凯,杨冰璨,杨承泽,刘子豪
    受保护的技术使用者:内蒙古工业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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