專利名稱：基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板，具體說(shuō)是基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchange Membrane Fuel Cell，縮寫PEMFC)是一種將氫燃料的化學(xué)能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它具有功率密度高、能量轉(zhuǎn)化效率高、常溫啟動(dòng)快、對(duì)環(huán)境污染小、靈活等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于交通、分布式發(fā)電、航空航天等領(lǐng)域。雙極板是PEMFC及其電池堆的主要和重要部件之一。在電池堆中每塊雙極板與兩個(gè)單電池有關(guān)，它的一個(gè)側(cè)面為一個(gè)單電池的陽(yáng)極流場(chǎng)，另一個(gè)側(cè)面為相鄰單電池的陰極流場(chǎng)。雙極板的作用如下(1)分配電池放電所需的燃料與氧化劑；(2)排出電池堆內(nèi)各個(gè)單電池電化學(xué)反應(yīng)生成的水；C3)在電池堆中分離各個(gè)單電池，收集每節(jié)單電池電流；(4) 傳導(dǎo)每節(jié)單電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。流場(chǎng)是在雙極板上加工的各種形狀的溝槽，為反應(yīng)劑與生成物提供進(jìn)出通道，流場(chǎng)結(jié)構(gòu)決定反應(yīng)劑與生成物在流場(chǎng)內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，要保證PEMFC 正常運(yùn)行，必須使電極各處均能獲得充足的反應(yīng)劑、并及時(shí)將電池生成的水排出，因此，流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)PEMFC的性能有很大的影響。據(jù)報(bào)道，合適的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)能使電池性能提高50%左右οPEMFC雙極板的流場(chǎng)常見(jiàn)有蛇型流場(chǎng)和平行流場(chǎng)等。其中蛇形流場(chǎng)只有一條通道， 其截面多采用矩形。其主要優(yōu)點(diǎn)是能迅速排除生成的液體水，不易出現(xiàn)堵塞通道的情況。但是，對(duì)于面積比較大的雙極板，會(huì)因?yàn)橥ǖ肋^(guò)長(zhǎng)而造成電池內(nèi)的氣體濃度分布不均勻，而引起電流密度的不均勻，不能充分利用催化層，并且流道內(nèi)的壓降較大，流道出口處因氣壓降低，存在液體水積累而可能造成水淹現(xiàn)象，從而影響電池的性能。平行流場(chǎng)相對(duì)于蛇型流場(chǎng)來(lái)說(shuō)，通道數(shù)目較多而短，而且通道之間相互并聯(lián)。因此平行流場(chǎng)具有流動(dòng)阻力小的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上能夠降低壓力損失，提高電池的整體效率。 然而，在電池持續(xù)工作的過(guò)程中，由于通道數(shù)目多，氣流流速一般不大，水不易被排出，在通道間的肋條下和通道的邊緣聚集，從而造成部分電極水淹的情況。實(shí)際應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，由于通道數(shù)目較多，各通道中氣體的流動(dòng)和反應(yīng)情況的細(xì)微差別會(huì)對(duì)電池的整體性能造成擾動(dòng)，出現(xiàn)電池性能不穩(wěn)定的情況。仔細(xì)觀察自然界中的一些事物，如樹(shù)、根系、葉的脈絡(luò)、河岸、閃電、血脈、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等生命和非生命系統(tǒng)，人們會(huì)對(duì)其各種外部形狀和內(nèi)部性質(zhì)留下深刻印象。各種自然結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)時(shí)間演化而成，由進(jìn)化論的觀點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該是最優(yōu)或接近最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。自然界中的傳質(zhì)或傳熱機(jī)構(gòu)如動(dòng)物肺和樹(shù)葉等被認(rèn)為是一種自然優(yōu)化的強(qiáng)化換熱和傳質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)流道，它具有均勻的微管分布，并有利于能量和物質(zhì)的傳遞運(yùn)輸。PEMFC雙極板的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與動(dòng)物肺和樹(shù)葉的傳質(zhì)或傳熱功能類似。那么，我們可以得到啟示為什么自然界中的動(dòng)物肺和樹(shù)葉這類結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的傳質(zhì)與傳熱呢？將自然界的這種優(yōu)良的傳熱、傳質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于PEMFC雙極板流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而得到性能優(yōu)異的PEMFC雙極板流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)現(xiàn)有流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的不足，提升燃料電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，這種新型的樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)流場(chǎng)，能夠有效地均勻分配反應(yīng)氣體到各分支流道，使氣體能均勻地分布在反應(yīng)流場(chǎng)；能有效地防止流道堵塞；在一定程度上減少了氣體在流道內(nèi)的流通阻力，使得燃料電池的性能和穩(wěn)定性均有所提高。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正反面分別為陽(yáng)極流場(chǎng)板和陰極流場(chǎng)板，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有燃料入口、燃料出口、氧化劑入口、氧化劑出口、冷卻劑入口以及冷卻劑出口，其特征在于陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板為交指型流場(chǎng)，所述的交指型流場(chǎng)由若干個(gè)樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元組成，燃料入口處設(shè)有一條入口主干流道，連通各入口樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)基本單元與燃料入口，用以引導(dǎo)燃料進(jìn)入流場(chǎng)；燃料出口處設(shè)有一條出口主干流道，連通各入口樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)基本單元與燃料出口，用以引導(dǎo)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口排出。按上述方案，每個(gè)樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元包括有主流道和支流道，主流道的寬度根據(jù)支流道的數(shù)目來(lái)確定，其寬度在10 30mm之間，支流道的數(shù)目越多，主流道的寬度越大；主流道與支流道的夾角在60° 80°之間，支流道的寬度在0.8 3mm之間，支流道的長(zhǎng)度在50 200mm之間。按上述方案，樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)基本單元的結(jié)構(gòu)為I型對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)為支流道在主流道的兩邊對(duì)稱開(kāi)置、II型非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)為支流道在主流道的兩邊交替開(kāi)置、III型主流道漸變對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)，即在I型對(duì)稱流道的基礎(chǔ)上主流道的寬度進(jìn)行逐步減小或IV型主流道漸變非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)，即在II型非對(duì)稱流道的基礎(chǔ)上主流道的寬度進(jìn)行逐步減小。按上述方案，主流道的末端為燕尾結(jié)構(gòu)流道。按上述方案，所述的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用石墨材料銑削或雕刻制成或采用表面改性金屬板沖壓制成。本發(fā)明的有益效果在于1)本發(fā)明的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用了樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)，由于主流道與支流道之間的夾角小于90°，氣體(氧化劑和燃料)從主流道到支流道的氣體阻力減小，由于氣體在各流道的阻力基本相等，當(dāng)氣體通過(guò)主流道到達(dá)各支流道時(shí)，可以獲得相同的流速，使氣體在反應(yīng)流場(chǎng)區(qū)均勻地分布，使得燃料電池的性能和穩(wěn)定性均有所提高；2)本發(fā)明的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用了樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)，能夠有效地均勻分配反應(yīng)氣體到各支流道，使氣體能均勻地分布在反應(yīng)流場(chǎng)，能有效地防止流道堵塞；3)本發(fā)明的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用了樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)，主流道的進(jìn)口尺寸較支流道大，有利于減少氣體在流道內(nèi)的阻力，從而降低燃料入口(或氧化劑入口)到燃料出口(氧化劑)的壓力損失；同時(shí)，有利于主流道的氣體(燃料或氧化劑)的分配，提高燃料電池的穩(wěn)定性；4)本發(fā)明的雙極板流場(chǎng)結(jié)構(gòu)采用交指型流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于其他形式的流場(chǎng)而言， 能提高電池的化學(xué)反應(yīng)效率，提高反應(yīng)氣體的利用率；由于交指型結(jié)構(gòu)有利于排水，不易形
4成“水淹”現(xiàn)象，因此燃料電池的極化性能得到提升，輸出功率大幅提升，排水性更好。


圖1為本發(fā)明雙極板中樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)形式示意圖，其中圖I(I)為I型對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)為支流道在主流道的兩邊對(duì)稱開(kāi)置、圖1 (II)為II型非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)為支流道在主流道的兩邊交替開(kāi)置、圖I(III)為III型主流道漸變對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)，即在I型對(duì)稱流道的基礎(chǔ)上主流道的寬度進(jìn)行逐步減小、圖I(IV)為IV型主流道漸變非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)， 即在II型非對(duì)稱流道的基礎(chǔ)上主流道的寬度進(jìn)行逐步減?。粓D2為本發(fā)明雙極板中采用I型樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明雙極板中采用II型樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明雙極板中采用III型樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明雙極板中采用IV型樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的實(shí)施例⑴中樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)流場(chǎng)單電池極化曲線圖；圖7為本發(fā)明的實(shí)施例⑴中樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)流場(chǎng)單電池功率密度曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但是不會(huì)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明是基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其流場(chǎng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體為1型對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)、II型非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)、III型主干流道漸變對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)、IV主干流道漸變非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)。如圖2所示的一種基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正面為輸送燃料的陽(yáng)極流場(chǎng)板，背面為輸送氧化劑氣體的陰極流場(chǎng)板，所述的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用石墨材料銑削或雕刻制成或采用表面改性金屬板沖壓制成，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有三個(gè)入口和三個(gè)出口，分別是燃料入口 1、燃料出口 6、氧化劑入口 3、氧化劑出口 4、冷卻劑入口 2、冷卻劑出口 5 ；入口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元入口與流場(chǎng)板的燃料入口 1之間由一條入口主干流道7連接，用以引導(dǎo)燃料進(jìn)入流場(chǎng)，出口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元的入口與流場(chǎng)板的燃料出口 6之間由一條出口主干流道8連接，用以引導(dǎo)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口排出，入口流道部分與出口流道部分之間被分隔開(kāi)，形成交指型流場(chǎng)9 ；交指型流場(chǎng)9的區(qū)域根據(jù)樹(shù)葉葉脈結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，構(gòu)成流場(chǎng)的基本單元如圖1所示的I型對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是構(gòu)成流場(chǎng)板的支流道在主流道的兩邊對(duì)稱開(kāi)置。主流道的寬度根據(jù)支流道的數(shù)目來(lái)確定，其寬度在10 30mm之間，支流道的數(shù)目越多，主流道的寬度越大；主流道與支流道的夾角在60° 80°之間；支流道的寬度在0. 8 3mm之間，支流道的長(zhǎng)度在50 200mm之間。主流道和支流道的數(shù)目，可根據(jù)實(shí)際流場(chǎng)板的需要確定。在主流道的末端，為了充分利用空間，設(shè)計(jì)成燕尾結(jié)構(gòu)流道，增加流場(chǎng)流道。如圖3所示的一種基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正面為輸送燃料的陽(yáng)極流場(chǎng)板，背面為輸送氧化劑氣體的陰極流場(chǎng)板，所述的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用石墨材料銑削或雕刻制成或采用表面改性金屬板沖壓制成，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有三個(gè)入口和三個(gè)出口，分別是燃料入口 1、燃料出口 6、氧化劑入口 3、氧化劑出口 4、冷卻劑進(jìn)口 2、冷卻劑出口 5 ；入口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元入口與流場(chǎng)板的燃料入口 1之間由一條入口主干流道7連接，用以引導(dǎo)燃料進(jìn)入流場(chǎng)，出口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元的入口與流場(chǎng)板的燃料出口 6之間由一條出口主干流道8連接，用以引導(dǎo)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口排出，入口流道部分與出口流道部分之間被分隔開(kāi)，形成交指型流場(chǎng)9 ；交指型流場(chǎng)9的區(qū)域根據(jù)樹(shù)葉葉脈結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，構(gòu)成流場(chǎng)的基本單元如圖1所示的II型非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是構(gòu)成流場(chǎng)板的支流道在主流道的兩邊交替開(kāi)置。主流道的寬度根據(jù)支流道的數(shù)目來(lái)確定，其寬度在10 30mm之間，支流道的數(shù)目越多，主流道的寬度越大；主流道與支流道的夾角在60° 80°之間；支流道的寬度在0. 8 3mm之間，支流道的長(zhǎng)度在50 200mm之間。主流道和支流道的數(shù)目，可根據(jù)實(shí)際流場(chǎng)板的需要確定。在主流道的末端，為了充分利用空間，設(shè)計(jì)成燕尾結(jié)構(gòu)流道， 增加流場(chǎng)流道。如圖4所示的一種基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正面為輸送燃料的陽(yáng)極流場(chǎng)板，背面為輸送氧化劑氣體的陰極流場(chǎng)板，所述的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用石墨材料銑削或雕刻制成或采用表面改性金屬板沖壓制成，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有三個(gè)入口和三個(gè)出口，分別是燃料入口 1、燃料出口 6、氧化劑入口 3、氧化劑出口 4、冷卻劑入口 2、冷卻劑出口 5 ；入口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元入口與流場(chǎng)板的燃料入口 1之間由一條入口主干流道7連接，用以引導(dǎo)燃料進(jìn)入流場(chǎng)，出口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元的入口與流場(chǎng)板的燃料出口 6之間由一條出口主干流道8連接，用以引導(dǎo)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口排出，入口流道部分與出口流道部分之間被分隔開(kāi)，形成交指型流場(chǎng)9 ；交指型流場(chǎng)9的區(qū)域根據(jù)樹(shù)葉葉脈結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，構(gòu)成流場(chǎng)的基本單元如圖1所示的III型主流道漸變對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是構(gòu)成流場(chǎng)板的支流道在主流道的兩邊對(duì)稱開(kāi)置，在如圖1所示的I型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將主流道的寬度進(jìn)行逐步減?。恢髁鞯琅c支流道的夾角在60° 80°之間；支流道的寬度在0.8 3mm之間，支流道的長(zhǎng)度在50 200mm之間。主流道和支流道的數(shù)目，可根據(jù)實(shí)際流場(chǎng)板的需要確定。在主流道的末端，為了充分利用空間，設(shè)計(jì)成燕尾結(jié)構(gòu)流道，增加流場(chǎng)流道。如圖5所示的一種基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正面為輸送燃料的陽(yáng)極流場(chǎng)板，背面為輸送氧化劑氣體的陰極流場(chǎng)板，所述的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用石墨材料銑削或雕刻制成或采用表面改性金屬板沖壓制成，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有三個(gè)入口和三個(gè)出口，分別是燃料入口 1、燃料出口 6、氧化劑入口 3、氧化劑出口 4、冷卻劑入口 2、冷卻劑出口 5 ；入口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元入口與流場(chǎng)板的燃料入口 1之間由一條入口主干流道7連接，用以引導(dǎo)燃料進(jìn)入流場(chǎng)，出口流道部分的樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元的入口與流場(chǎng)板的燃料出口 6之間由一條出口主干流道8連接，用以引導(dǎo)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口排出，入口流道部分與出口流道部分之間被分隔開(kāi)，形成交指型流場(chǎng)9 ；交指型流場(chǎng)9的區(qū)域根據(jù)樹(shù)葉葉脈結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，構(gòu)成流場(chǎng)的基本單元如圖1所示的IV主流道漸變非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是構(gòu)成流場(chǎng)板的支流道在主流道的兩邊交替開(kāi)置，在如圖1所示的II型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將主流道的寬度進(jìn)行逐步減?。恢髁鞯琅c支流道的夾角在60° 80°之間；支流道的寬度在0.8 3mm之間，支流道的長(zhǎng)度在50 200mm之間。主流道和支流道的數(shù)目，可根據(jù)實(shí)際流場(chǎng)板的需要確定。在主流道的末端，為了充分利用空間，設(shè)計(jì)成燕尾結(jié)構(gòu)流道，增加流場(chǎng)流道。
在實(shí)際的應(yīng)用中，這幾種結(jié)構(gòu)也可以相互混合使用。這種樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)能夠有效地均勻分配反應(yīng)氣體到各個(gè)分支流道，使氣體能均勻地分布在反應(yīng)流場(chǎng)，同時(shí)，有利于減少進(jìn)口與流道的阻力，從而降低進(jìn)口與出口的壓力損失，提高了燃料電池的性能和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的流場(chǎng)的極化曲線和功率密度曲線分別如圖6和圖7所示，該流場(chǎng)的幾何參數(shù)及操作參數(shù)如表1
權(quán)利要求
1.基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正反面分別為陽(yáng)極流場(chǎng)板和陰極流場(chǎng)板，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有燃料入口(1)、燃料出口(6)、氧化劑入口 (3)、氧化劑出口 0)、冷卻劑入口(2)以及冷卻劑出口(5)，其特征在于陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板為交指型流場(chǎng)，所述的交指型流場(chǎng)由若干個(gè)樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元組成， 燃料入口處設(shè)有一條入口主干流道(7)，連通各入口樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)基本單元與燃料入口，用以引導(dǎo)燃料進(jìn)入流場(chǎng)；燃料出口處設(shè)有一條出口主干流道(8)，連通各入口樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)基本單元與燃料出口，用以弓丨導(dǎo)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其特征是，每個(gè)樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)的基本單元包括有主流道和支流道，主流道的寬度根據(jù)支流道的數(shù)目來(lái)確定，其寬度在10 30mm之間，支流道的數(shù)目越多，主流道的寬度越大；主流道與支流道的夾角在60° 80°之間，支流道的寬度在0.8 3mm之間，支流道的長(zhǎng)度在50 200mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其特征是，樹(shù)葉葉脈仿生結(jié)構(gòu)基本單元的結(jié)構(gòu)為I型對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)為支流道在主流道的兩邊對(duì)稱開(kāi)置、II型非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)為支流道在主流道的兩邊交替開(kāi)置、III型主流道漸變對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)，即在I型對(duì)稱流道的基礎(chǔ)上主流道的寬度進(jìn)行逐步減小或IV型主流道漸變非對(duì)稱流道結(jié)構(gòu)，即在II型非對(duì)稱流道的基礎(chǔ)上主流道的寬度進(jìn)行逐步減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其特征是，主流道的末端為燕尾結(jié)構(gòu)流道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其特征是，所述的陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板采用石墨材料銑削或雕刻制成或采用表面改性金屬板沖壓制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于樹(shù)葉仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，其正反面分別為陽(yáng)極流場(chǎng)板和陰極流場(chǎng)板，陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板上均設(shè)置有燃料入口、燃料出口、氧化劑入口、氧化劑出口、冷卻劑入口以及冷卻劑出口，其特征在于陰極流場(chǎng)板和陽(yáng)極流場(chǎng)板為交指型流場(chǎng)。本發(fā)明的有益效果在于燃料電池的性能和穩(wěn)定性均有所提高；能有效地防止流道堵塞；有利于主流道的氣體(燃料或氧化劑)的分配，提高燃料電池的穩(wěn)定性；能提高電池的化學(xué)反應(yīng)效率，提高反應(yīng)氣體的利用率；由于交指型結(jié)構(gòu)有利于排水，不易形成“水淹”現(xiàn)象，因此燃料電池的極化性能得到提升，輸出功率大幅提升，排水性更好。
文檔編號(hào)H01M8/02GK102299343SQ20111021059
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者喬運(yùn)乾, 宋兆華, 李昌平, 李明, 王高志, 谷云飛, 陳濤 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)