一种燃料电池带流道阻力调节的双极板的制作方法

1.本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池带流道阻力调节的双极板。


背景技术：

2.目前，随着电动车的广泛应用，各种电池技术得到了广泛发展，随之带来电池技术的革新，燃料电池由于其可以将化学能直接转换为电能，获得了广泛应用，但在大量使用后发现燃料电池启动运行过程中，随着氢气和空气的进入，双极板进口处会发生气体的分配，由于离气体进口越近的流道气体分配的越多，这会导致气体进口侧气体分配不均匀，致使局部欠气发生水淹现象。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种燃料电池带流道阻力调节的双极板。
4.为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，所述双极板上均匀设置有多个流道；所述流道用于约束氢气或者空气的流动；所述流道内设置有流场增阻结构，用于平衡不同流道的流阻。
5.优选地，所述流场增阻结构为凸起块。
6.优选地，所述流场增阻结构根据不同流道需求流阻设置多个，多个流场增阻结构设置根据流道不同位置流阻值在流道不同位置。
7.本发明具有以下有益效果：采用本发明的一种燃料电池带流道阻力调节的双极板后，通过对极板流道流阻的控制，实现对各个流道内气体压力的控制，进而实现不同流道内气体压力和气体流量的平衡。通过控制气体在不同流道内的流动速度，实现了对气体分配区的缩小。此种增阻结构的设计使得燃料电池双极板同膜电极匹配的中局部流速增加，有效排出产物生成水，同时促进了反应气体向膜电极的气体扩散层传递（将反应气推入膜电极的气体扩散层中），提高了气体扩散层内部的反应气浓度，增大了反应效率；针对燃料电池系统得额定工况下，双极板运行中得产物水分布状态，合理得调节流量流速分配排出生成产物水，有效的解决燃料电池水淹问题，极大的提高了燃料电池运行效率。
附图说明
8.图 1为本发明一种燃料电池带流道阻力调节的双极板装配立体示意图。
9.图 2为本发明一种燃料电池带流道阻力调节的双极板增阻结构设置位置局部放大图。
具体实施方式
10.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
11.参见图1和图2，一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，所述双极板上均匀设置有多个流道；所述流道用于约束氢气或者空气的流动；所述流道内设置有流场增阻结构，用于平衡不同流道的流阻。
12.具体实施时，所述流场增阻结构为凸起块。
13.具体实施时，所述流场增阻结构根据不同流道需求流阻设置多个，多个流场增阻结构设置根据流道不同位置流阻值在流道不同位置。
14.具体实施时，每个流道槽宽和脊宽都设置为1.8mm。
15.具体实施时，双极板设计选用的基材为0.1mm厚度的sus316l。
16.具体实施时，双极板的主体尺寸为410mm
ꢀ×ꢀ
153mm。
17.运行时，气体进入电堆后，先到达气体分配区，在气体分配区进入双极板流道内，通过增阻结构的设计，实现多个流道内气体压力的平衡。
18.本发明的一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，通过对极板流道流阻的控制，实现对各个流道内气体压力的控制，进而实现不同流道内气体压力和气体流量的平衡。通过控制气体在不同流道内的流动速度，实现了对气体分配区的缩小。此种增阻结构的设计使得燃料电池双极板同膜电极匹配的中局部流速增加，有效排出产物生成水，同时促进了反应气体向膜电极的气体扩散层传递（将反应气推入膜电极的气体扩散层中），提高了气体扩散层内部的反应气浓度，增大了反应效率；针对燃料电池系统得额定工况下，双极板运行中得产物水分布状态，合理得调节流量流速分配排出生成产物水，有效的解决燃料电池水淹问题，极大的提高了燃料电池运行效率。
19.本发明双极板主体设计针对于目前国内主流的设计存在较大区别，以往设计中燃料电池双极板的分配区会做的比较精细，用来均衡掉进口以及出口中间的一部分流阻，而本发明的燃料电池双极板设计的分配区域很小，通过在反应区的流场内增加增阻结构来均衡气体进出口之间每根流道的阻力降，这种设计可以更好的满足燃料电池对燃料电池金属双极板长度设计要求，同针对流场内部加入增阻结构，可通过压力阻力将空气推入膜电极的气体扩散层（gdl）中，极大的提高了气体扩散层内部的氧气浓度。同时采用这种新的流场方式大大的提高了燃料电池阴极板侧的排水性。极大的改善燃料电池阴极侧的水淹现象。
20.在双极板的沟槽区域加入增阻结构（参见图2），通过在槽处增加相应的增阻结构，根据极板设计的流量分配需求，对每根流场内增阻结构的数量以及位置进行适当的调整，以满足双极板最终的设计要求。其中每个增阻结构在每根流场内呈现周期性，在不同根流场内呈现周期性错位均匀分布，在保证极板气体压力降的需求前提下，同时也对气体进口出以及出口处流场增阻结构数量以及位置保持一致（呈现中心对称）。
21.通过此设计可以增加反应气体在流场沟槽内的流动速度，增加反应速度。
22.满足双极板性能以及分配要求的情况下，极大程度的降低极板长度方向上的设计，满足了燃料电池电堆对燃料电池系统以及整车的边界需求。
23.虽然上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在
不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。


技术特征：
1.一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，其特征在于：所述双极板上均匀设置有多个流道；所述流道用于约束氢气或者空气的流动；所述流道内设置有流场增阻结构，用于平衡不同流道的流阻。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，其特征在于：所述流场增阻结构为凸起块。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，其特征在于：所述流场增阻结构根据不同流道需求流阻设置多个，多个流场增阻结构设置根据流道不同位置流阻值在流道不同位置。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池带流道阻力调节的双极板，双极板上均匀设置有多个流道；流道用于约束氢气或者空气的流动；流道内设置有流场增阻结构，用于平衡不同流道的流阻。流场增阻结构为凸起块。流场增阻结构根据不同流道需求流阻设置多个，多个流场增阻结构设置根据流道不同位置流阻值在流道不同位置。本发明通过对极板流道流阻的控制，实现对各个流道内气体压力的控制，进而实现不同流道内气体压力和气体流量的平衡，进而控制气体在不同流道内得流动速度，针对燃料电池系统得额定工况下，双极板运行中得产物水分布状态，合理得调节流量流速分配排出生成产物水，有效的解决燃料电池水淹问题。水淹问题。水淹问题。


技术研发人员：张宇航 李飞强 徐云飞 方川 张国强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/7/8