流场板及其包括该流场板的燃料电池的制作方法

1.本技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种流场板及其包括该流场板的燃料电池。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池(pemfc)具有高效率、高能量密度和低污染等优点，从而受到许多领域研究者的广泛关注。
3.而流场板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分，其主要包括基板和设置在基板上的流道。现有流场板由于结构限制会导致脊的存在，而脊的存在会对反应区域产生进一步压缩，从而进一步造成催化层反应气体浓度降低，降低燃料利用率和电池输出。
4.为了解决上述技术问题，现有技术中公开了申请公告号为cn10898764a的中国专利，该专利公开了“一种流场板，其特征在于，包括：基体，所述基体上具有多个流道；多个螺旋肋片，所述多个螺旋肋片沿所述流道的长度方向分布在所述流道内，所述螺旋肋片的两端分别向相反的方向弯曲”。
5.而上述专利只能实现气体在流道内流动，不能实现相邻流道间的脊下对流，而上述专利若要实现脊下对流则需要提高螺旋肋片的高度与流道深度间的比值，但是若是该比值大于0.4时，在大电流密度工况的前提下螺旋肋片会阻碍生成水的排出。
6.因此，提升高度与深度间的比值，以实现相邻流道的脊下对流与流道向催化层扩散的复合作用，并避免因流道深度可变结构导致电堆水淹是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本技术主要解决现有技术所存在的技术问题，提供一种既能实现流道向催化层的扩散又能增强相邻流道间脊下对流，且不会因流道深度可变结构导致电堆水淹的流场板及其包括该流场板的燃料电池。
8.为了解决上述技术问题实现上述发明目的，本技术一方面提供一种流场板，其特征在于，包括基体及流道组，所述流道组设置在所述基体上，所述流道组包括若干个间隔排列的流道，对流块沿所述流道的长度方向间隔布置在所述流道内，所述对流块的高度与所述流道的深度之比为0.4~0.7，所述流道通过设置所述对流块形成流道深度可变式结构，所述流道的第一端为进口端，所述流道的第二端为出口端，在单个所述流道内的所有所述对流块形成对流块组，所述的对流块组内两相邻所述对流块间的间距为导流间距，所述导流间距由所述进口端至所述出口端逐渐增长设置。
9.其中，所述流道靠近所述出口端一侧设置有导流段，所述导流段内不设置所述对流块。
10.其中，任一所述对流块均位于相邻所述对流块组的两相邻设置的所述对流块间，以形成两相邻所述对流块组的上下错位设置。
11.其中，所述流道横截面为由底面及两侧面形成的槽形结构。
12.其中，所述对流块与所述底面相连且向上凸起形成，所述对流块与两所述侧面相接。
13.其中，所述对流块靠近所述进口端设置有对流斜面，所述对流斜面与所述底面形成对流夹角。
14.其中，所述对流块靠近所述出口端设置有出口斜面，所述出口斜面与所述的底面形成出口夹角。
15.其中，所述对流夹角小于所述出口夹角。
16.其中，所述流道为平行流道。
17.为了解决上述技术问题实现上述发明目的，本技术另一方面提供燃料电池，其特征在于，包括：阴极流场板和阳极流场板，所述阴极流场板和阳极流场板中的至少之一为下述实施例中的流场板。
18.本技术流场板及其包括该流场板的燃料电池具有以下有益效果：1.当气体由进口端进入，并通过流道由出口端流出，沿流道的长度方向间隔设置有对流块，流道通过设置对流块以形成流道深度可变式结构，且对流块的高度与流道的深度之比为0.4
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0.7，从而在气体流动时不同流道之间形成压差，并增强了相邻流道间的脊下对流，将导流间距由进口端至出口端逐渐增长设置，从而增强水在流道内的流动性，避免因流道深度可变结构导致电堆水淹；2.在导流段内不设置对流块，从而进一步增强水在流道内的流动性，进一步避免因流道深度可变结构导致电堆水淹；3.两相邻对流块组的上下错位设置，从而在脊下对流时气体容易向相邻流道流动；4.对流斜面与底面形成对流夹角，使得流道内的气体产生一个垂直于扩散层的分速度，以增强流道内气体向催化层的扩散作用。
附图说明
19.附图1是本技术实施例的一种主视图；附图2是本技术实施例的一种左视图；附图3是本技术实施例a
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a的一种剖视图；附图4是本技术实施例的一种轴测图；附图5是本技术实施例a处的一种局部放大图；附图6是本技术实施例b处的一种局部放大图。
20.图中标号说明：1、基体；2、流道；3、对流块；4、进口端；5、出口端；6、导流间距；7、导流段；8、底面；9、侧面；10、对流斜面；11、出口斜面。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.现有技术中的流场板，只能实现气体在流道内实现流动，不能实现相邻流道间的脊下对流，而且在大电流密度工况的前提下螺旋肋片会阻碍生成水的排出。
23.为此，本技术实施例提供了一种流场板，包括基体1及流道组，流道组设置在基体1上，流道组包括若干个间隔排列的流道2，对流块3沿流道2的长度方向间隔布置在流道2内，对流块3的高度与流道2的深度之比为0.4~0.7，流道2通过设置对流块3形成流道深度可变式结构，流道2的第一端为进口端4，流道2的第二端为出口端4，在单个流道2内的所有对流块3形成对流块组，的对流块组内两相邻对流块4间的间距为导流间距6，导流间距6由进口端4至出口端5逐渐增长设置。从而既能实现流道2向催化层的扩散又能增强相邻流道脊下对流，且不会因流道深度可变结构导致电堆水淹。
24.实施例1图1至图6出示了本技术流场板的一种实施例。
25.请参考图1所示的流场板，包括基体1及流道组，基体1由不锈钢、钛和钛合金中的至少之一形成，流道组设置在基体1上，流道组包括若干个间隔排列的流道2，其中流道2可以是平行流道、蛇形流道或交指流道，优选状态下选用平行流道，对流块3沿流道2的长度方向间隔排列布置在流道2内。
26.请参考图2所示，对流块3的高度与流道2的深度之比为0.4~0.7，优选状态下对流块3的高度与流道2的深度之比为0.4或0.41或0.5或0.6或0.7。
27.请参考图3所示，流道2通过设置对流块3形成流道深度可变式结构，流道2的第一端为进口端4，流道2的第二端为出口端5，在单个流道2内的所有对流块3形成对流块组，对流块组内两相邻对流块3间的间距为导流间距6，导流间距6由进口端4至出口端5逐渐增长设置，即如图3所示l4＞l3＞l2＞l1。
28.而现有技术中对流块3高度与流道2深度的比值最大只能是0.4，而且现有技术中气体只能实现流道2内的流动，不能实现相邻流道2间的脊下对流，若要实现脊下对流时只能提高对流块3高度与流道2深度的比值，但是当该比值大于0.4时，会产生电堆水淹的情况。
29.本技术气体由进口端4进入流道2并由出口端5流出，对流块3的高度与流道2的深度之比为0.4~0.7，从而在气体流动时不同流道2之间形成压差，并增强了相邻流道2间的脊下对流，将导流间距6由进口端4至出口端5逐渐增长设置，从而增强水在流道2内的流动性，避免因流道深度可变结构导致电堆水淹。将本技术的流场板应用于燃料电池中，一方面有利于增强流道2内的气体向燃料电池的催化层的扩散作用，另一方面有利于增强相邻流道2间的脊下对流，减小浓度损失，以提高燃料利用率，提升燃料电池性能。
30.其中，如图4所示，流道2靠近出口端5一侧设置有导流段7，导流段7内不设置对流块3，优选状态下，导流段7与流道2间的长度比值为0.2~0.4，优选状态下长度比值为0.2或0.3或0.4，从而进一步增强水流在流道2内的流动性，进一步避免因流道深度可变结构导致电堆水淹。
31.为了提升脊下对流的效果，将任一对流块3均设于相邻对流块组的两相邻设置的对流块3间，以形成两相邻对流块组的上下错位设置，从而保证在脊下对流时气体更容易向相邻流道2流动。
32.其中，如图2所示，流道2横截面为由底面8及两侧面9形成的槽型结构，其中优选状
态下截面为矩形。
33.更进一步的情况下，对流块3与底面8相连且向上凸起形成，且对流块3与两侧面9相接。
34.其中，如图5及图6所示，对流块3靠近进口端4设置有对流斜面10，对流斜面10与底面8形成对流夹角，对流块3靠近出口端5设置有出口斜面11，出口斜面11与底面8形成出口夹角。
35.更进一步的情况下，对流夹角小于出口夹角，其中对流块3的纵向截面为梯形，对流斜面10及出口斜面11分别与梯形的两个腰对应设置。
36.实施例2：本技术公开了燃料电池的一种实施例。包括阴极流场板和阳极流场板，所述阴极流场板和阳极流场板中至少之一为实施例1中的流场板。优选状态下，阳极流场板与阴极流场板均为实施例1中的流场板。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。