基于特斯拉阀结构的电解池流场板

本发明属于质子交换膜电解池，特别是一种基于特斯拉阀结构的电解池流场板。

背景技术：

1、利用质子交换膜进行电解水以获取氢气被视为未来解决能源缺乏和应对温室效应的核心手段。在此过程中，质子交换膜电解池是至关重要的组件，特别是其对水的温度管理及有效散热和氧气排放的功能值得关注。面对中等电流密度下，含气泡流体回流的特点，采用电解池流场板流道优化的方式是目前的重要方式之一，但是效果并不明显。

2、通过规划电解池流场板内的流道，可以使流场板内的流体进行设定的流动。特别的，如图1所示的一种基于平行流道的电解池流场结构，在电解池流场板设置平行流道，引导流体在流场板内流动。但是，该技术存在一点不合理之处：平行流道的电解池流场结构在面对中等电流密度下，会发生含气泡流体回流现象，会使得流道内的气泡突然大量增加，从而影响质子交换膜电解池的工作性能。

3、背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于特斯拉阀结构的电解池流场板，利用流体在特斯拉阀结构逆向流动时的阻碍特点，阻止带气泡流体发生回流现象。在相同工况时，相同几何尺寸下，基于特斯拉阀结构的电解池流场板中的回流率相比基于平行流道的电解池流场结构的回流率降低了74.59％，保证了质子交换膜电解池的工作性能。

2、本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于特斯拉阀结构的电解池流场板包括入口区域、出口区域以及位于入口区域与出口区域之间的流道，所述流道中设有多个特斯拉阀结构以将通道分为流动区域和阻滞区域，来自入口区域侧的流体朝出口区域侧正向流动时，流体流经流动区域至出口区域，来自出口区域侧的流体朝入口区域侧逆向流动时，流体流经流动区域和阻滞区域，且阻滞区域流体阻碍流动区域的流体流动。

3、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述入口区域与出口区域之间的具有阵列分布的多排流道。

4、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述特斯拉阀结构的几何形状为半圆柱体、方体和三棱柱组合而成。

5、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述半圆柱体相比三棱柱更靠近入口。

6、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述半圆柱体的弯曲半径和半圆柱体相对的流道的侧壁的弯曲半径相同。

7、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述三棱柱的倾斜表面的倾斜角度和三棱柱相对的流道的侧壁的倾斜角度相同。

8、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述流动区域的流道宽度和阻滞区域的流道宽度均与入口区域处的流道宽度一致。

9、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，出口区域为液体与气体形成的混合流体的出口区域。

10、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，来自入口区域的流体为单相流。

11、所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板中，所述流道在水平方向延伸。

12、和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明利用流体在特斯拉阀结构逆向流动时的阻碍特点，阻止带气泡流体发生回流现象，保证了质子交换膜电解池的工作性能。

技术特征：

1.一种基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于：其包括入口区域、出口区域以及位于入口区域与出口区域之间的流道，所述流道中设有多个特斯拉阀结构以将通道分为流动区域和阻滞区域，来自入口区域侧的流体朝出口区域侧正向流动时，流体流经流动区域至出口区域，来自出口区域侧的流体朝入口区域侧逆向流动时，流体流经流动区域和阻滞区域，且阻滞区域流体阻碍流动区域的流体流动。

2.根据权利要求1所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，优选的，所述入口区域与出口区域之间的具有阵列分布的多排流道。

3.根据权利要求1所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，所述特斯拉阀结构的几何形状为半圆柱体、方体和三棱柱组合而成。

4.根据权利要求3所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，所述半圆柱体相比三棱柱更靠近入口。

5.根据权利要求3所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，所述半圆柱体的弯曲半径和半圆柱体相对的流道的侧壁的弯曲半径相同。

6.根据权利要求5所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，所述三棱柱的倾斜表面的倾斜角度和三棱柱相对的流道的侧壁的倾斜角度相同。

7.根据权利要求1所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，所述流动区域的流道宽度和阻滞区域的流道宽度均与入口区域处的流道宽度一致。

8.根据权利要求1所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，出口区域为液体与气体形成的混合流体的出口区域。

9.根据权利要求1所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，来自入口区域的流体为单相流。

10.根据权利要求1所述的基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其特征在于，所述流道在水平方向延伸。

技术总结
公开了一种基于特斯拉阀结构的电解池流场板，其包括入口区域、出口区域以及位于入口区域与出口区域之间的流道，所述流道中设有多个特斯拉阀结构以将通道分为流动区域和阻滞区域，来自入口区域侧的流体朝出口区域侧正向流动时，流体流经流动区域至出口区域，来自出口区域侧的流体朝入口区域侧逆向流动时，流体流经流动区域和阻滞区域，且阻滞区域流体阻碍流动区域的流体流动。

技术研发人员：张剑飞,傅建林,屈治国,夏毅康
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8