PEM燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)研究進展

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1、萬方數(shù)據(jù)電池工業(yè)·●遣·PEM燃料電池雙極板流場結(jié)構(gòu)研究進展葉東浩，詹志剛(武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點實驗室，湖北武漢430070)摘要：雙極板在質(zhì)子交換膜燃料電池中起著分配反應(yīng)氣體、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及使水、氣安全順利排出等功能，流場結(jié)構(gòu)構(gòu)成了雙極板最主要的特征。綜述了相關(guān)文獻(xiàn)和專利，介紹了典型的燃料電池流場結(jié)構(gòu)及基于此種流場的改進流場，并對新型流場做了介紹，為質(zhì)子交換膜燃料電池流場的設(shè)計、性能的研究提供參考。關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)；雙極板；流場中圖分類號：’聊911．4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章

2、編號：1008—7923(2010)06-0376-05ResearchprogressofbipolarplateflowfieldstructureofPEM[Ii’CYEDong-h∞。ZHANZhi-gang國疵KeylaboratoryofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing,Ⅳl炯lUnivers毋ofTechnology,Wulmn,Hubei430070,吼叫Abstract：Bipolarplatesofprotonexch

3、angemembranefuelcell(PEMFC)functiona8distributingreactiongases，conductingtheelectricityandhe峨transportinggasesandwatersmoothly，etc．Thestructureofflowfieldconstitutesthemainfeatureofbipolarplates．Inthispaper,there．a(chǎn)rchprogressontypicalandimprovedstructuresof

4、bipolarplateflowfieldswerereviewed，thenovelstructureswerealsopresented，whichprovidedareferenceforthedesignofflowfieldandtheperformanceanalysisofPEMFC．Keywords：protonexchangemembranefuelcell(PEMFC)；bipolarplate；flowfield燃料電池以環(huán)保無污染、運動部件很少、可低溫啟動、噪聲低、能量轉(zhuǎn)化效率高而著稱

5、，是最有潛力的一種高效能量轉(zhuǎn)換裝置【1棚。牧疆日期：20l咖8—30基金項目：國家。跖3”重大項目(2008AAIIAl06)、期北省自然科學(xué)基金項目(2009CDn407)作者簡介：葉東潔(1985-)。男，湖北省人．碩士生；主要研究方向為燃料電池。mograp塒：YED帥rha“19齬^腳-Ie．cmMkh妞蠡盯硼衄．質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)工作時，在催化劑的作用下，發(fā)生的反應(yīng)為：2H2+02一，H20，生成的無污染的水被直接排出或者被重新回收用來加濕氣體，電極反應(yīng)產(chǎn)生的電子經(jīng)外電路到達(dá)陰極，從而

6、可以對外做功。在PEM燃料電池電堆中，流場板起著至關(guān)重要的作用M，它除了引導(dǎo)反應(yīng)劑在燃料電池內(nèi)的順暢流動，均勻分配電池反應(yīng)所需的燃料和氧化劑，確保電極各處都能獲得充足的反應(yīng)劑的供應(yīng)，詬而再西r——————————————一夏至卜_—————————————————百五麗萬方數(shù)據(jù)電池工業(yè)!!§墅g!!絲蘭!絲!!!!絲型!!!!!獲得均一的電流密度之外，還要把反應(yīng)生成的水順利排出．否則就可能造成電攝水淹，阻礙反應(yīng)劑與催化劑的接觸．從而影響整十燃料電池的性能。目前，世界各國研究機構(gòu)都在潛心致力于研究和改進流場的結(jié)

7、構(gòu)和材料嘰漉場的設(shè)計形式投有標(biāo)準(zhǔn)；為解決氣相、液相物質(zhì)在傳輸中出現(xiàn)的各種問題，流場的結(jié)構(gòu)設(shè)計多種多樣’q。車文對此進行綜違．為PEMFC流場板的設(shè)計提供參考。1渡場的分類1I通道漉場殛基于此諺場的改避流場圍繞著增加反應(yīng)活性面積，穩(wěn)定均勻的分配反應(yīng)氣體，增加電流密度的均勻性，提高燃料電池的整體性能。保證燃料電池的正常運行這個主題”。“．目前的流場設(shè)計主要有直通道流場、蛇形流場、交指型栽場等形式。直通道流場由于其結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，流道的長度較短．流阻相對較小，特別適合做較大活性面積瞳1直通道罐蛹n“Theda'

8、alght￡hanadhM變截面直通道流場是直通道流場的一種改進流場。由于流道截面的變化，氣體拇流道的速度和濃度都會發(fā)生變化，從而反應(yīng)氣體的可用性得到提高，另外，也便于捧出擴散層內(nèi)的氨氣和生成的水。圖2是GregMontie等人2008年發(fā)表的改進的燃料電池陰極流場㈣．該流場總體成梯形布置，岸寬從進口到出口保持相對均勻的寬度；槽寬剮以保持滑流道方向各處氧的可用性基本恒定而需要的流通面積確定其寬度值。