利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202111478672X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种在阴极流道中加装涡流发生器的燃料电池,流道采用蛇形流道中的一段直流道,燃料电池结构从上到下包括阳极极板(1),阳极流道(2),阳极扩散层(3),阳极催化层(4),质子交换膜(5),阴极催化层(6),阴极扩散层(7),阴极流道(8),涡流发生器(9),阴极极板(10);还包括空气入口(12),氢气入口(11),空气出口(14),氢气出口(13),氢气入口(11)与空气入口(12)设置在燃料电池的同侧;在阴极流道中安装有涡流发生器,其特征在于:涡流发生器(9)为具有多孔结构的曲面矩形结构。

2.根据权利要求1所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器的燃料电池,其特征在于,涡流发生器(9)与入口工质流动方向的攻角为45°。

3.根据权利要求1所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器的燃料电池,其特征在于:所述涡流发生器采用相奥氏体不锈钢材料,该材料以Fe‑Cr‑Ni为基本成分,在酸性条件下抗腐蚀性能尤为出色。

4.根据权利要求1所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器的燃料电池,其特征在于,燃料电池长度为70mm,宽为2mm,其中阴极与阳极流道截面为1×1mm的正方形,阳极极板(2)和阴极极板(10)高为1.5mm,阳极扩散层(3)和阴极扩散层(7)高为0.3mm,阳极催化层(4)和阴极催化层(6)高为0.0129mm,质子交换膜(5)高为0.108mm。

5.根据权利要求3所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器的燃料电池,其特征在于,涡流发生器(9)为单个曲面矩形薄片,曲面为半椭圆形截面,长轴为1mm,半短轴为0.25mm,高度为0.5mm,厚度为0.05mm,在阴极流道中布置5组涡流发生器。

6.根据权利要求4所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器(9)的燃料电池,其特征在于,首个涡流发生器(9)距阴极流道入口(12)5.5mm,涡流发生器(9)下底距流道壁0.1mm,涡流发生器(9)在质子交换膜燃料电池流道中的安装间距为8到14mm。

7.根据权利要求5所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器(9)的燃料电池,其特征在于,涡流发生器(9)在质子交换膜燃料电池流道中的安装间距为12mm。

8.根据权利要求5所述的一种在阴极流道中加装涡流发生器(9)的燃料电池,其特征在于,燃料电池的性能,通过如下公式检测:加热器功率:

  (1)

加湿器功率:

(2)

空气压缩机功率:

(3)

吉布斯自由能的变化:

(4)

总效率:

(5)

其中, 为加热器功率, 为空气的质量流量, 为定压比热容, 为入口所需温度与大气温度之差, 为加湿器功率, 为入口所需湿度与大气湿度之差, 为水的潜热, 为空气压缩机功率, 为入口处温度, 为入口处压力,为大气压力, 为单位时间内吉布斯自由能的变化量, 为阳极化学计量比, 为氢摩尔吉布斯自由能, 为氢循环效率, 为反应的氢气质量流量,S为燃料电池极板面积,V为电压, 为氢吉布斯自由能。