PEM燃料电池双极板流场结构研究进展

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1、万方数据电池工业·●遣·PEM燃料电池双极板流场结构研究进展叶东浩，詹志刚(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉430070)摘要：双极板在质子交换膜燃料电池中起着分配反应气体、导电、导热及使水、气安全顺利排出等功能，流场结构构成了双极板最主要的特征。综述了相关文献和专利，介绍了典型的燃料电池流场结构及基于此种流场的改进流场，并对新型流场做了介绍，为质子交换膜燃料电池流场的设计、性能的研究提供参考。关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC)；双极板；流场中图分类号：’聊911．4文献标志码：A文章

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

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

4、bipolarplateflowfieldswerereviewed，thenovelstructureswerealsopresented，whichprovidedareferenceforthedesignofflowfieldandtheperformanceanalysisofPEMFC．Keywords：protonexchangemembranefuelcell(PEMFC)；bipolarplate；flowfield燃料电池以环保无污染、运动部件很少、可低温启动、噪声低、能量转化效率高而著称

5、，是最有潜力的一种高效能量转换装置【1棚。牧疆日期：20l咖8—30基金项目：国家。跖3”重大项目(2008AAIIAl06)、期北省自然科学基金项目(2009CDn407)作者简介：叶东洁(1985-)。男，湖北省人．硕士生；主要研究方向为燃料电池。mograp埘：YED帅rha“19龉^脚-Ie．cmMkh妞蠡盯硼衄．质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作时，在催化剂的作用下，发生的反应为：2H2+02一，H20，生成的无污染的水被直接排出或者被重新回收用来加湿气体，电极反应产生的电子经外电路到达阴极，从而

6、可以对外做功。在PEM燃料电池电堆中，流场板起着至关重要的作用M，它除了引导反应剂在燃料电池内的顺畅流动，均匀分配电池反应所需的燃料和氧化剂，确保电极各处都能获得充足的反应剂的供应，诟而再西r——————————————一夏至卜_—————————————————百五丽万方数据电池工业!!§墅g!!丝兰!丝!!!!丝型!!!!!获得均一的电流密度之外，还要把反应生成的水顺利排出．否则就可能造成电摄水淹，阻碍反应剂与催化剂的接触．从而影响整十燃料电池的性能。目前，世界各国研究机构都在潜心致力于研究和改进流场的结

7、构和材料叽漉场的设计形式投有标准；为解决气相、液相物质在传输中出现的各种问题，流场的结构设计多种多样’q。车文对此进行综违．为PEMFC流场板的设计提供参考。1渡场的分类1I通道漉场殛基于此谚场的改避流场围绕着增加反应活性面积，稳定均匀的分配反应气体，增加电流密度的均匀性，提高燃料电池的整体性能。保证燃料电池的正常运行这个主题”。“．目前的流场设计主要有直通道流场、蛇形流场、交指型栽场等形式。直通道流场由于其结构简单，加工容易，流道的长度较短．流阻相对较小，特别适合做较大活性面积瞳1直通道罐蛹n“Theda'

8、alght￡hanadhM变截面直通道流场是直通道流场的一种改进流场。由于流道截面的变化，气体拇流道的速度和浓度都会发生变化，从而反应气体的可用性得到提高，另外，也便于捧出扩散层内的氨气和生成的水。图2是GregMontie等人2008年发表的改进的燃料电池阴极流场㈣．该流场总体成梯形布置，岸宽从进口到出口保持相对均匀的宽度；槽宽剐以保持滑流道方向各处氧的可用性基本恒定而需要的流通面积确定其宽度值。