一种流道装置及流场板的制作方法-k8凯发

1.本实用新型涉及流场板技术领域，尤其涉及一种流道装置及流场板。


背景技术：

2.质子交换膜电解水制氢能够与风、光等可再生能源良好耦合，然而质子交换膜电解槽中气体脱离困难，电解反应过程中生成的气体若不能及时从电解槽内排出，则将显著降低催化剂层活性面积，同时阻碍水向质子交换膜的传输，导致质子交换膜中水含量降低，欧姆阻抗增加。
3.目前，现有的流场设计中，通常采用平行流场、蛇形流场等常规方案，较少考虑气体脱离问题。
4.因此，需要考虑一种能够提升气体脱离的流场板及流道装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种流道装置及流场板。
6.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
7.本实用新型的第一方面提供一种流道装置，设于流场板上，所述流道装置上开设有流道；
8.所述流道的底面上依次设置有若干相互连接的疏水层，相邻所述疏水层之间连续设置；且沿所述流道内流体的流动方向，若干所述疏水层的疏水性逐渐增强；或/和
9.沿所述流道内流体的流动方向，所述流道的深度逐渐减少。
10.优选地，若干所述疏水层的疏水性呈阶梯状逐级增强。
11.优选地，所述疏水层通过于所述流道底面上涂覆ptfe水溶液制备而成。
12.优选地，若干所述疏水层中ptfe水溶液的质量浓度沿所述流道内流体的流动方向逐级增加。
13.优选地，若干所述疏水层中ptfe水溶液的质量浓度不低于5％。
14.优选地，若干所述疏水层中ptfe水溶液的质量浓度不高于10％。
15.优选地，沿所述流道内流体的流动方向，所述流道的底面平滑向上。
16.优选地，沿所述流道内流体的流动方向，所述流道的深度呈线性减少。
17.本实用新型的第二方面是提供一种流场板，包括：若干如前所述的流道装置，若干所述流道装置平行设置，若干所述流道装置的底面处于同一平面，且相邻所述流道内流体的流动方向相同。
18.本实用新型的第三方面是提供一种流场板，包括：若干如前所述的流道装置，若干所述流道装置平行设置，若干所述流道装置的底面处于同一平面，且相邻所述流道内流体的流动方向相反。
19.本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
20.本实用新型的流道沿流体(即水气)的流动方向设置有疏水性逐渐增强的疏水层，
疏水性越强能够流道对气体的浸润能力越强，如此流体内气体受到指向流体流动方向的作用力，气体的脱离能力和排出能力从而得以提升；此外，流道沿流体的流动方向逐渐变浅，从而流体的流动速度加快，水体对气体的拖曳力增加，气体脱离表面的尺寸减小，进一步提升气体的脱离能力和排出能力；进而，气体对催化剂层活性区域的覆盖减少，膜电极中水含量提升，欧姆阻抗降低。
附图说明
21.图1为本实用新型中流道装置的主视结构示意图；
22.图2为本实用新型中流道装置的剖视结构示意图；
23.图3为本实用新型中平行流场的主视结构示意图；
24.图4为本实用新型红蛇形流场的主视结构示意图；
25.其中，附图标记包括：
26.流道1；疏水层2；流道1内流体的流动方向d；流道1的深度h；平行流场31；蛇形流场32；进口4；进口流道5；出口流道6；出口7。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
30.实施例131.本实施例提供一种流道装置，由流场板以及脊围设而成，所述流道装置上开设有流道1；
32.所述流道1的底面上依次设置有若干相互连接的疏水层2，相邻所述疏水层2之间连续设置；且沿所述流道1内流体的流动方向d，若干所述疏水层2的疏水性逐渐增强。
33.作为一个优选的实施方式，若干所述疏水层2的疏水性呈阶梯状逐级增强。
34.本实用新型中，术语“阶梯状”以及术语“逐级”指的是，同一所述疏水层上的疏水性相同，相邻所述疏水层上的疏水性沿所述流道1内流体的流动方向d增强。
35.实施例236.本实施例提供一种流道装置，由流场板以及脊围设而成，所述流道装置上开设有流道1；
37.沿所述流道1内流体的流动方向d，所述流道1的深度h逐渐减少。
38.作为一个优选的实施方式，沿所述流道1内流体的流动方向d，所述流道1的底面平滑向上。
39.作为一个优选的实施方式，沿所述流道1内流体的流动方向d，所述流道1的深度h呈线性减少。
40.实施例341.如图1-2所示，本实施例提供一种流道装置，由流场板以及脊围设而成，所述流道装置上开设有流道1；
42.所述流道1的底面上依次设置有若干相互连接的疏水层2，相邻所述疏水层2之间连续设置；且沿所述流道1内流体的流动方向d，若干所述疏水层2的疏水性逐渐增强；以及
43.沿所述流道1内流体的流动方向d，所述流道1的深度h逐渐减少。
44.作为一个优选的实施方式，若干所述疏水层2的疏水性呈阶梯状逐级增强；所述疏水层2是通过于所述流道1底面上涂覆ptfe水溶液制备而成，且相邻所述疏水层2中ptfe水溶液的质量浓度沿所述流道1内流体的流动方向d线性增加。
45.在一个进一步的实施方式中，于所述流道1内流体起始位置处(即进口处)的所述疏水层2中ptfe水溶液的质量浓度为5％，于所述流道1内流体末尾位置处(即出口处)的所述疏水层2中ptfe水溶液的质量浓度为10％。
46.作为另一个优选的实施方式，所述疏水层2是通过于所述流道1底面上涂覆聚偏二氯乙烯水溶液制备而成，且相邻所述疏水层2中ptfe水溶液的质量浓度沿所述流道1内流体的流动方向d二次曲线式增加。
47.实施例448.本实施例提供一种流场板，包括：进口4、进口流道5、若干如实施例3所述的流道装置、出口流道6以及出口7；其中，
49.所述进口4设置于所述流场板的一角，所述出口7设置于所述流场板的另一角，且所述进口4与所述出口7相对设置；
50.所述进口流道5与所述出口流道6沿第一方向设置于所述流场板上，若干所述流道1沿第二方向设置于所述流场板上；
51.所述进口4与所述进口流道5连通，所述进口流道5与至少一条所述流道1连通，至少一条所述流道1与所述出口流道6连通，所述出口流道6与所述出口7连通；
52.显而易见的是，所述流道1内流体的流动方向d沿所述进口4指向所述出口7。
53.在一个优选的实施方式中，所述第一方向与所述第二方向垂直设置，所述进口流道5与所有所述流道1连通，相邻所述流道1内流体的流动方向d相同，所有所述流道1与所述出口流道6连通，即所述流场板上构成平行流场31。
54.在另一个优选的实施方式中，所述第一方向与所述第二方向平行设置，所述进口流道与第一条所述流道1连通，相邻所述流道1之间连通，相邻所述流道1内流体的流动方向d相反，最后一条所述流道1与所述出口流道连通，即所述流场板上构成蛇形流场32。
55.综上所述，本实用新型的流道沿流体(即水气)的流动方向设置有疏水性逐渐增强的疏水层，疏水性越强能够流道对气体的浸润能力越强，如此流体内气体受到指向流体流动方向的作用力，气体的脱离能力和排出能力从而得以提升；此外，流道沿流体的流动方向逐渐变浅，从而流体的流动速度加快，水体对气体的拖曳力增加，气体脱离表面的尺寸减小，进一步提升气体的脱离能力和排出能力；进而，气体对催化剂层活性区域的覆盖减少，膜电极中水含量提升，欧姆阻抗降低。
56.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及
保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。