一种具备主动排水表面的仿生双极板及其实现方法

文档序号:33934968发布日期:2023-04-22 14:49阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具备主动排水表面的仿生双极板,其特征在于,所述具备主动排水表面的仿生双极板包括:双极板主体、支撑纤毛结构、两相界面薄膜、电磁铁阵列以及延时控制电路;其中,双极板主体为平板状,面向气体扩散层的表面为前表面,双极板主体的前表面加工有多条互相平行的流道构成水平流场;在水平流场一端设置有气体进口,在水平流场的另一端设置有气体出口,反应气体由气体进口进入途径水平流场后从气体出口排出,反应气体从气体进口至气体出口的方向为气流吹扫方向,气流吹扫方向平行于流道;流道的底表面平行于双极板主体的表面,流道的侧壁垂直于双极板主体的表面;

2.如权利要求1所述的具备主动排水表面的仿生双极板,其特征在于,固化时不需要固化剂的弹性聚合物采用热塑性聚酯弹性体或苯乙烯类热塑性弹性体;固化时需要固化剂的弹性聚合物包括聚合物前聚体和固化剂,聚合物前聚体采用聚二甲基硅氧烷前聚体、液态硅橡胶和聚醚多元醇中的一种。

3.如权利要求1所述的具备主动排水表面的仿生双极板,其特征在于,所述微纳米磁性粒子的尺寸为200nm~5μm;所述微纳米磁性粒子采用具有磁性的羰基铁粉末、羰基钴粉末、钕铁硼粉末和四氧化三铁粉末中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的具备主动排水表面的仿生双极板,其特征在于,所述支撑纤毛的形状为柱状,高度为0.5~2mm;直径为0.05~0.2mm;所述支撑纤毛阵列的行间距为2~4倍的纤毛直径尺寸;列间距为4~6倍的纤毛直径尺寸;所述支撑纤毛阵列的列间距为行间距的2~4倍。

5.一种如权利要求1所述的具备主动排水表面的仿生双极板的实现方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

6.一种如权利要求5所述的实现方法,其特征在于,在步骤1)的c)中,微纳米磁性粒子的质量比30~50wt%;混合均匀后放入真空干燥箱保持真空状态30~60min去气泡。

7.一种如权利要求5所述的实现方法,其特征在于,在步骤1)的d)中,将微孔阵列模具置于真空干燥箱中真空状态保持30~60min脱气泡,加热至60~80℃,保持3~6h使其固化。

8.一种如权利要求5所述的实现方法,其特征在于,在步骤2)的a中,双极板主体的材料采用石墨、模压炭材料、膨胀石墨、铝和钛中的一种。

9.一种如权利要求5所述的实现方法,其特征在于,在步骤3)中,粘结剂具有耐水性且耐80~100℃的高温。

10.一种如权利要求5所述的实现方法,其特征在于,在步骤4)中,两相界面薄膜采用聚四氟乙烯薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜、聚偏二氟乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜中的一种。


技术总结
本发明公开了一种具备主动排水表面的仿生双极板及其实现方法。本发明在双极板的流道内设置支撑纤毛结构,在支撑纤毛结构上设置两相界面薄膜,并且在双极板的后表面设置电磁铁阵列,依据燃料电池输出性能的异常,通过延时控制电路依次控制电磁铁通电,使得支撑纤毛结构发生磁响应弯曲;在支撑两相界面薄膜的支撑纤毛发生弯曲时,两相界面薄膜跟随变形形成定向波,液态水随着定向波定向移动,对双极板内部的液态水进行高速率且无损失的定向运输,及时将冗余的液态水排出,实现实时可控的定向排水,提高双极板排水效率并优化了双极板的传质,在保证燃料电池正常工作的同时,进一步提高了燃料电池的输出功率。

技术研发人员:卢国龙,崔浩,赵韬韬,王蜜,刘镇宁
受保护的技术使用者:吉林大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/11
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