本发明涉及燃料电池，更具体地说，本发明涉及一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板。
背景技术：
1、质子交换膜燃料电池是一种高效、清洁的能源设备，有助于国家的节能减排目标。它将化学能直接转化为电能，具有高热效率和低噪音等优点，同时也具备可再生能源的潜力。因此，它广泛应用于汽车、船舶、飞机、家庭能源等领域。质子交换膜燃料电池一般由阴极双极板、阴极气体扩散层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、阳极气体扩散层、阳极双极板。其中，双极板在电池内起到支撑、电流传导、气体输运和液态水排出的关键作用。
2、双极板的流道结构有三种类型：传统流道(如平行、蛇形、平行蛇形、叉指形)、三维流道和多孔介质流道。传统流道具有各自的特点，如对于平行流道，当流场宽度较大时，并列流道条数增加，每条流道之间气体分布均匀性较差。对于蛇形流道，当需要流道面积较大时，会产生较大压降，极易导致反应气体无法传输。对于叉指型流场内部会造成很大压降，容易造成流道内水沉积和阻碍反应气体流动。其次，三维流道加工成本高，且不易堆叠，内部流场中传质、传热与导电无法形成良好的匹配。最后，多孔介质流道内部结构异常复杂，其结构内部多项传热传质过程影响规律、环境适应性，目前缺乏系统认知。
3、鉴于此，本发明提供种一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的问题，本发明提出一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，增强气体流速，更易于吹走流道中的液态水，排水性能好，避免液态水在电极和流场中集聚。
2、根据本发明的一个方面，提供了一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，包括设置在电池两端的仿生双极板，所述仿生双极板内部开槽设置仿生气体流道，其中仿生气体流道包括但不限于三角形截面、等腰梯形截面、四边形截面、五边形截面、六边形截面和七边形对应的截面流道截面的一种；
3、构建三维多相pemfc数值模型，对仿生气体流道进行仿真训练，绘制了仿生双极板不同流道截面和对比双极板的极化曲线，并结合压降分布特性、阴极流道水分布特性、阴极流道氧气分布和阴极流道温度分布对仿生双极板进行评估。
4、作为本发明的一种优选方案，所述仿生双极板包括阴极双极板和阳极双极板，阴极双极板位于电池顶部，阴极仿生气体流道位于阴极双极板内部，阴极仿生气体流道下方为阴极气体扩散层，阴极催化层一侧为阴极气体扩散层，另一侧为质子交换膜，阳极催化剂层一侧为质子交换膜，另一侧为阳极气体扩散层，阳极双极板位于底部，阳极流道位于阳极双极板内部。
5、作为本发明的一种优选方案，使用solidworks软件完成了仿生双极板与相同流道体积的对比例双极板流道的三维多相pemfc数值模型建立，从而提取三维多相pemfc数值模型对应的三维模型参数，三维模型参数包括但不限于阳极、阴极参考电流密度、阴极、阳极转换系数、开路电压、气体扩散层、催化层孔隙率、气体扩散层、催化层渗透率和质子交换膜绝对渗透率。
6、作为本发明的一种优选方案，对三维多相pemfc数值模型中的仿真环境进行预处理，预处理具体包括：
7、质子交换膜燃料电池内的流场为稳态和等温，忽略了时间相关性；
8、流道内的气体为不可压缩的理想气体；
9、反应气体以稳定的层流流动进入通道；
10、质子交换膜、气体扩散层、催化层的材料为各向同性；
11、忽略双极板与气体扩散层之间的接触电阻和接触热阻；
12、忽略重力对质子交换膜燃料电池的影响。
13、作为本发明的一种优选方案，基于预处理的仿真环境，对三维多相pemfc数值模型通过以下控制方程进行仿真模拟，具体控制方程包括但不限于电荷守恒方程、butler-volumer方程、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分守恒方程。
14、作为本发明的一种优选方案，仿真环境的预处理和控制方程的仿真模拟下，三维多相pemfc数值模型相关的边界条件，相关的边界条件包括但不限于阴极和阳极进气流量边界条件、阳极氢气和水蒸气入口浓度边界条件、阴极氢气和水蒸气入口浓度边界条件、阴极氮气入口浓度边界条件和阴极入口混合气体密度边界条件。
15、根据本发明的另一个方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板。
16、本发明一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板的技术效果和优点：
17、本发明采用仿生双极板结构，充分发挥了陆地生物螳螂触角结构感知空气振动的特点，有效增大内部的压降，提高去除水能力，明显提高氧气的脊下传质效率，防止电池出现反应区域缺气现象。
18、本发明增强气体流速，更易于吹走流道中的液态水，排水性能好，避免液态水在电极和流场中集聚。通过降低流场中脊占比，使流场更加精细化，增大气体扩散层传输气体面积，有利于气体在整个流场平面分布更加均匀。同时设置汇流区域，给反应气体带来额外的扰动，增强气体进入扩散层的对流作用，有利于提高电池的输出性能和工作稳定性，也对氢气和氧气的传输进行优化、控制电池内部的温度和湿度、提高电池的效率、增强燃料电池稳定性、延长使用寿命起关键作用。
1.一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于，包括设置在电池两端的仿生双极板，所述仿生双极板内部开槽设置仿生气体流道，其中仿生气体流道包括但不限于三角形截面、等腰梯形截面、四边形截面、五边形截面、六边形截面和七边形对应的截面流道截面的一种；
2.根据权利要求1所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于，所述仿生双极板包括阴极双极板和阳极双极板，阴极双极板位于电池顶部，阴极仿生气体流道位于阴极双极板内部，阴极仿生气体流道下方为阴极气体扩散层，阴极催化层一侧为阴极气体扩散层，另一侧为质子交换膜，阳极催化剂层一侧为质子交换膜，另一侧为阳极气体扩散层，阳极双极板位于底部，阳极流道位于阳极双极板内部。
3.根据权利要求2所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于，使用solidworks软件完成了仿生双极板与相同流道体积的对比例双极板流道的三维多相pemfc数值模型建立，从而提取三维多相pemfc数值模型对应的三维模型参数，三维模型参数包括但不限于阳极、阴极参考电流密度、阴极、阳极转换系数、开路电压、气体扩散层、催化层孔隙率、气体扩散层、催化层渗透率和质子交换膜绝对渗透率。
4.根据权利要求3所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于，对三维多相pemfc数值模型中的仿真环境进行预处理，预处理具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于，基于预处理的仿真环境，对三维多相pemfc数值模型通过以下控制方程进行仿真模拟，具体控制方程包括但不限于电荷守恒方程、butler-volumer方程、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分守恒方程。
6.根据权利要求1所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于，仿真环境的预处理和控制方程的仿真模拟下，三维多相pemfc数值模型相关的边界条件，相关的边界条件包括但不限于阴极和阳极进气流量边界条件、阳极氢气和水蒸气入口浓度边界条件、阴极氢气和水蒸气入口浓度边界条件、阴极氮气入口浓度边界条件和阴极入口混合气体密度边界条件。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1-6任意一项所述的一种带有仿生结构的质子交换膜燃料电池双极板。