專利名稱：葉脈形燃料電池流場板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化燃料電池中流體傳質(zhì)的裝置，特別是燃料電池流場板。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電池流場板或稱 極板是燃料電池的重要部件，主要起分配流體(燃料和氧化劑)、導(dǎo)電和支撐電 池結(jié)構(gòu)的作用。目前，平板式燃料電池流場板主要有蛇形和平行式兩種，以石 墨作為主要基材。所以燃料電池流場板比較脆，制造成本也比較高。目前，平 板式的蛇形極板用于各種低溫燃料電池，而平行式極板主要用于以氣體作為燃 料的燃料電池。
在直接甲醇燃料電池和直接硼氫化物燃料電池中，由于反應(yīng)物的自分解，會 在流道中產(chǎn)生氣液兩相流，增加流動阻力，減小電極的有效利用面積，給電池 的穩(wěn)定操作帶來不利影響。蛇形流場因為從入口到出口只有一條通路，能夠保 證流道中產(chǎn)生的氣體一定會被排除，但是流動阻力會非常高，并且小的氣泡在
長途流動中，會積累而變大，使氣液兩相流的不均勻程度加劇，如圖l所示；平 行流場流動阻力比較小，但是因各條支路流動阻力分布不均勻，阻力大處氣泡 很難排出，易阻塞成為"死區(qū)"，如圖2所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要克服現(xiàn)有的燃料為液體的燃料電池流場板流動阻力大、流體分布不 均勻且氣液兩相分離困難的缺點，提供一種流動阻力小、在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的 氣體可以以最短的路徑快速的排除的燃料電池流場板。本發(fā)明所述的燃料電池流場板，包括兩片對合的流場板，所述流場板上有 大致呈正方形的流場區(qū)域，所述的流場區(qū)域的周邊有密封墊圈，其特征在于 供液體流入的主脈沿所述的正方形的對角線延伸，供液體流出的匯合脈平行于 所述的正方形的邊、并垂直相交于液體的出口，各個支脈的一端與所述的主脈
呈45度連接、并與所述的正方形的邊平行，另一端呈垂直角與所述的匯合脈連接。
進(jìn)一步，所述的各個支脈的寬度與其長度呈正相關(guān)性。
更進(jìn)一步，所述的主脈兩側(cè)的支脈的分叉位置相互錯開。
更進(jìn)一步，所述的主脈的寬度從入口到出口逐漸遞減。
本發(fā)明參照樹葉輸液的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計了葉脈形的燃料電池極板，解決直接硼 氫化物燃料電池和直接甲醇燃料電池面臨的氣液兩相分離困難的問題。模仿葉 脈的分支形狀設(shè)計而成的流場板。該新型流場板不僅減小了流動阻力，而且能 使得流體的分布更為均勻，并且在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體可以以最短的路徑快 速的排出燃料電池，從而有效的提高燃料的利用率和燃料電池的輸出功率。
由于短而粗的流道流動阻力小，長而細(xì)的流道流動阻力大，為了使各個支 脈的流動阻力均勻一致，將長的流道設(shè)計得寬，短的流道設(shè)計得窄。
將主脈兩側(cè)的支脈分叉位置設(shè)計成不完全對稱，略微錯開。這是因為完全 對稱地分出的兩支脈，會造成分支處幾何形狀變化過大，使流動阻力上升。
主脈的寬度從入口到出口漸漸地變細(xì)，這是因為靠近入口處流量大，而當(dāng)主 脈將流量逐漸分配給各個支脈后，自身的流量就小了，因此出口處寬度最小。
本發(fā)明的有益效果是，可以使流體在其中的流動阻力更小，同時使其分布更 均勻，在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體可以以最短的路徑快速的排除。


圖l是蛇形流場的流場結(jié)構(gòu)圖
圖2是平行流場的流場結(jié)構(gòu)圖
圖3是本發(fā)明的流場結(jié)構(gòu)圖
圖4是流場板的示意圖
具體實施例方式
參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明 本發(fā)明所述的燃料電池流場板，包括兩片對合的流場板，所述流場板上有 大致呈正方形的流場區(qū)域，所述的流場區(qū)域的周邊有密封墊圈6，供液體流入的
主脈1沿所述的正方形的對角線延伸，供液體流出的匯合脈2平行于所述的正 方形的邊、并垂直相交于液體的出口 3，各個支脈4的一端與所述的主脈111呈 45度連接、并與所述的正方形的邊平行，另一端呈垂直角與所述的匯合脈2連 接。
所述的各個支脈4的寬度與其長度呈正相關(guān)性。 所述的主脈1兩側(cè)的支脈4的分叉位置相互錯開。 所述的主脈1的寬度從入口 5到出口 3逐漸遞減。
本發(fā)明參照樹葉輸液的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計了葉脈形的燃料電池極板，解決直接硼 氫化物燃料電池和直接甲醇燃料電池面臨的氣液兩相分離困難的問題。模仿葉 脈的分支形狀設(shè)計而成的流場板。該新型流場板不僅減小了流動阻力，而且能 使得流體的分布更為均勻，并且在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體可以以最短的路徑快 速的排出燃料電池，從而有效的提高燃料的利用率和燃料電池的輸出功率。由于短而粗的流道流動阻力小，長而細(xì)的流道流動阻力大，為了使各個支 脈的流動阻力均勻一致，將長的流道設(shè)計得寬，短的流道設(shè)計得窄。
將主脈1兩側(cè)的支脈4分叉位置設(shè)訃成不完全對稱，略微錯開。這是因為 完全對稱地分出的兩支脈，會造成分支處幾何形狀變化過大，使流動阻力上升。
主脈1的寬度從入口5到出口3漸漸地變細(xì)，這是因為靠近入口5處流量大，而 當(dāng)主脈1將流量逐漸分配給各個支脈4后，自身的流量就小了，因此出口3處寬度 最小。
本發(fā)明的有益效果是，可以使流體在其中的流動阻力更小，同時使其分布更 均勻，在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體可以以最短的路徑快速的排除。
所述的流場板材質(zhì)可以是不銹鋼、鈦合金、石墨、鎳板、銅板等導(dǎo)電材料。 該電池流場板主要用于硼氫化物燃料電池、甲醇燃料電池、堿性燃料電池、 氫氧燃料電池等以氫、甲醇、乙醇、乙醛等作為燃料，以氧氣、過氧化氫、空 氣等作為氧化劑的燃料電池。
木說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明 的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范 圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1、葉脈形燃料電池流場板，包括兩片對合的流場板，所述流場板上有大致呈正方形的流場區(qū)域，所述的流場區(qū)域的周邊有密封墊圈，其特征在于供液體流入的主脈沿所述的正方形的對角線延伸，供液體流出的匯合脈平行于所述的正方形的邊、并垂直相交于液體的出口，各個支脈的一端與所述的主脈呈45度連接、并與所述的正方形的邊平行，另一端呈垂直角與所述的匯合脈連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的燃料電池流場板，其特征在于所述的 各個支脈的寬度與其長度呈正相關(guān)性。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池流場板，其特征在于所 述的主脈兩側(cè)的支脈的分叉位置相互錯開。
4、如權(quán)利要求3所述的燃料電池流場板，其特征在于所述的主 脈的寬度從入口到出口逐漸遞減。
5、如權(quán)利要求4所述的燃料電池流場板，其特征在于所述的 流場板材質(zhì)可以是不銹鋼、鈦合金、石墨、鎳板、銅板。
全文摘要
葉脈形燃料電池流場板，包括兩片對合的流場板，所述流場板的上有大致呈正方形的流場區(qū)域，所述的流場區(qū)域的周邊有密封墊圈，供液體流入的主脈沿所述的正方形的對角線延伸，供液體流出的匯合脈平行于所述的正方形的邊、并垂直相交于液體的出口，各個支脈的一端與所述的主脈呈45度連接、并與所述的正方形的邊平行，另一端呈垂直角與所述的匯合脈連接。本發(fā)明的有益效果是，可以使流體在其中的流動阻力更小，同時使其分布更均勻，在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體可以以最短的路徑快速的排除。
文檔編號H01M8/02GK101459246SQ20081016368
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者楊珍珍, 王連邦, 顏景波, 馬淳安 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)