一种燃料电池双极板冷却流场结构的制作方法

本技术涉及氢燃料电池电堆领域，具体为一种燃料电池双极板冷却流场结构。

背景技术：

1、面对日益突出的能源危机和环境问题，氢能一直被认为是最具发展潜力的清洁能源。质子交换膜燃料电池电堆在移动电源、小型固定发电站和电动汽车等领域备受青睐，其基本结构包括双极板、膜电极、密封件和封装端板等，燃料气体和氧化气体分别通过两侧的双极板进入与之相邻的扩散层进行化学反应，对于大功率燃料电池电堆(通常功率＞5kw)，在双极板中间有用于散热的冷却通道，将反应产生的废热排出电堆外，防止积热影响化学反应的正常进行反应效率降低，甚至烧坏膜电极引发安全事故。良好的电堆散热不仅依赖于燃料电池发动机的辅助散热系统，也与双极板的冷却流场设计密切相关。

2、传统的质子交换膜燃料电池通常采用蛇形流场或过渡区流场配合平行流场的方式，均存在进出口压差过大，冷却水泵功耗增加的问题，同时电堆因压差过大易造成冷却液外泄现象，电堆运行的安全稳定性存在一定的风险。此外，冷却流体在冷却流道中普遍存在分配不均的现象，在电堆运行时易出现局部热点，烧坏膜电极甚至引发安全事故。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种燃料电池双极板冷却流场结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种燃料电池双极板冷却流场结构，包括极板，在极板的拐角处设置有以极板中心点为中心对称的冷却液进口歧管和冷却液出口歧管，

3、进口歧管和出口歧管均为梯形结构；

4、进口歧管处设置有进口分配区流道，极板上设置有与进口分配区流道连通的主冷却流场流道，出口歧管处设置有出口分配区流道，主冷却流场流道另一端与出口分配区流道连通；冷却流体从进口歧管经进口分配区流道、主冷却流场流道以及出口分配区流道传输至出口歧管流出。

5、优选的，主冷却流场流道位置水平，且进口分配区流道位置高于出口分配区流道。

6、优选的，分配区流道与主冷却流场流道连接处的夹角大于120°。

7、优选的，分配区流道与主冷却流场流道连接处作倒圆角处理。

8、优选的，分配区流道与主冷却流场流道配比为1:3或者采用一分三的结构。

9、优选的，进口歧管、出口歧管以及各个流道的四周设置有冷却场密封槽。

10、优选的，主冷却流场流道的进水端形成阶梯型凸台一和阶梯型凸台二；另一端为阶梯型凸台三和阶梯型凸台四。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

12、本实用新型通过分配流道将电堆歧管与主反应区流道直连，降低了冷却液在冷却流道中的流动阻力，使水泵的功耗降低。歧管形状为梯形结构，可以保证电堆在稳定运行时冷却液按照一定的压力梯度分布，保证进入分配区的流体压力、流速更加均匀。冷却液在流经的途径上重力势能不断的减小，配合歧管内形成的压力梯度，可以极大的减少冷却液的阻力损失，降低水泵负载，提高系统的输出效率。

13、而且降低了冷却液在冷却流道中的沿程阻力损失及局部阻力损失，一方便提高了电堆的冷却效率，另一方面使水泵的功耗降低。处于分配区的冷却流体压力、流速分布更为均匀稳定，防止了电堆在运行过程中的局部热点产生。

技术特征：

1.一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：包括极板，在极板的拐角处设置有以极板中心点为中心对称的冷却液进口歧管(1)和冷却液出口歧管(10)，

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：所述主冷却流场流道(3)位置水平，且进口分配区流道(2)位置高于出口分配区流道(9)。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：所述分配区流道(2)与主冷却流场流道(3)连接处的夹角大于120°。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：所述分配区流道(2)与主冷却流场流道(3)连接处作倒圆角处理。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：所述分配区流道(2)与主冷却流场流道(3)配比为1:3或者采用一分三的结构。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：所述进口歧管(1)、出口歧管以及各个流道的四周设置有冷却场密封槽(6)。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板冷却流场结构，其特征在于：所述主冷却流场流道(3)的进水端形成阶梯型凸台一(4)和阶梯型凸台二(5)；另一端为阶梯型凸台三(7)和阶梯型凸台四(8)。

技术总结
本技术公开了一种燃料电池双极板冷却流场结构，涉及金属板氢燃料电池电堆领域，包括极板，在极板的拐角处设置有以极板中心点为中心对称的冷却液进口歧管和冷却液出口歧管，进口歧管和出口歧管均为梯形结构；进口歧管处设置有进口分配区流道，极板上设置有与进口分配区流道连通的主冷却流场流道，出口歧管处设置有出口分配区流道，主冷却流场流道另一端与出口分配区流道连通；冷却流体从进口歧管经进口分配区流道、主冷却流场流道以及出口分配区流道传输至出口歧管流出。本技术通过分配流道将电堆歧管与主反应区流道直连，降低了冷却液在冷却流道中的流动阻力，使水泵的功耗降低。保证进入分配区的流体压力、流速更加均匀。

技术研发人员：邓高明,高冀,潘立升,魏浩
受保护的技术使用者：奇瑞商用车（安徽）有限公司
技术研发日：20230224
技术公布日：2024/1/12