公开(公告)号：CN113193207A

公开(公告)日：2021-07-30

申请号：CN202110473047.X

申请日：2021-04-29

Applicant: 天津大学

Inventor： 杜青 ,  秦政国 ,  焦魁 ,  包志铭 ,  查森 ,  陈向阳

IPC: H01M8/0258 ,  H01M4/86 ,  H01M8/10

Abstract: 本发明公开了一种平行分区交错排列的质子交换膜燃料电池阴极流场板，在阴极流场板与阳极流场板之间设置多孔电极。在阴极平行流场板的水平线线上，设有部分挡板，有挡板区域与无挡板区域等分交错布置，挡板交错区域分为n个偶数区域，每个分区域设有M排×N列个挡板，气体在阴极平行流场的流道形成相邻区域的压力差。压差促使气体在高、低压区域流动，以增强阴极流场板的传质与除水能力，可通过挡板数量来改变脊下对流的强度。沟脊结构保证燃料电池的机械支撑和低电阻，形成气体的三维方向的流动，进而提升燃料电池的净功率和电池输出性能。在提升除水能力的基础上，有效提高多孔电极内氧气浓度，避免局部氧气缺乏。

公开(公告)号：CN119843299A

公开(公告)日：2025-04-18

申请号：CN202510082259.3

申请日：2025-01-20

Applicant: 天津大学

Inventor： 高强 ,  刘承帅 ,  包志铭 ,  王博文 ,  焦魁 ,  杜青

IPC: C25B9/19 ,  C25B9/60 ,  C25B15/023 ,  C25B1/04

Abstract: 本发明公开一种质子交换膜电解池双极板三维拓扑流场结构，具体为：在矩形双极板的表面设有沉槽，沉槽的四周设有槽壁，在对边槽壁上分别设有矩形入气孔和出气孔。沉槽底部设有m×n列阵脊单元体。脊单元体是长方体的门字轮廓架构，其底部与一块和脊上壁等厚的长方体相连接。除脊单元贴近槽壁的位置，脊单元两侧方形区域均为流道。在该空间拓扑化的脊与多孔传输层和极板的接触面积均占比为50％的情况下，脊单元排布使得电流传输均匀性提高，从而可有效提升电化学反应的均匀性。本发明结构设计减少了脊在极板沉槽里的空间占比，使得流体流动的区域获得扩大，从而明显减少了流体流动阻力，促进电解过程中产生的气体排除，减少了传质损失。

公开(公告)号：CN116544426A

公开(公告)日：2023-08-04

申请号：CN202310595942.8

申请日：2023-05-25

Applicant: 天津大学

Inventor： 刘智 ,  王哲 ,  白富强 ,  王博文 ,  樊林浩 ,  包志铭 ,  吴思远 ,  焦魁 ,  杜青

IPC: H01M4/88 ,  H01M4/86 ,  H01M8/0245 ,  H01M8/0234 ,  H01M8/1004

Abstract: 本发明公开了一种有序孔隙结构微孔层的制备方法，步骤主要包括：通过线切割方法制备沟脊掩模板；通过冲压方法制备碳纸刀模；将碳黑、造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯配成浆料Ⅰ；将碳黑与聚四氟乙烯配成浆料Ⅱ。将两种浆料按照沟掩模板和脊掩模板遮挡的顺序先后超声喷涂于刀模切片的疏水碳纸上。最后将喷涂好的微孔层置于马弗炉中焙烧，得到有序孔隙结构的微孔层。沟、脊掩模板均设有矩形窗口，该窗口用来喷涂浆料。所用的模板依据流场沟、脊分布可设计成多种排布方式，利用掩模板喷涂不同浆料，使造孔剂在微孔层气液传输通道上建立有序孔隙，提高气液传输速率，有效改善微孔层传热传质功能，能满足电池在高电流密度下快速通气排水的需求。

公开(公告)号：CN119965299A

公开(公告)日：2025-05-09

申请号：CN202411914866.3

申请日：2024-12-24

Applicant: 天津大学

Inventor： 焦魁 ,  朱凯歌 ,  包志铭 ,  刘学良 ,  杜浩然 ,  乔鹏宇

IPC: H01M8/04298 ,  H01M8/026 ,  H01M8/0267

Abstract: 本发明公开了一种跨介质质子交换膜燃料电池大尺寸流场板设计方法，所建立的模型由三维计和一维计算域组成，三维计算域包括双极板、气体通道、气体扩散层以及阳极和阴极中的扩展层，扩展层起到连接阴阳极的作用。微孔层、催化层和质子交换膜简化为一维计算域，由分属于阴阳极的内部面节点构成。本发明具有更高的计算效率，并且考虑质子交换膜燃料电池内发生的传质传热、电化学反应、膜水平衡等过程，能够对活化面积超过300cm2的大尺寸跨介质工作燃料电池进行准确仿真。通过改变燃料电池流场板结构参数，得知流道沟脊比、流场横纵比和流场精细程度等对电池性能、传质特性和水热管理的影响。从而可设计出最优的跨介质燃料电池流场板结构。

公开(公告)号：CN118553926A

公开(公告)日：2024-08-27

申请号：CN202410466270.5

申请日：2024-04-18

Applicant: 天津大学

Inventor： 刘智 ,  于宗洋 ,  白富强 ,  包志铭 ,  焦魁 ,  杜青 ,  樊林浩 ,  王博文 ,  吴思远

IPC: H01M4/88

Abstract: 本发明公开了一种批量加工有序孔隙结构碳纸的装置，具体是：将碳纸原纸置于针辊与穿孔圆桶之间，通过针辊与圆桶的转动，针辊上的微针与圆桶上的微孔啮合产生的剪切力，微针与通孔精准配合。对碳纸原纸进行轧孔，得到有序打孔结构的碳纸。轧孔后的碳纸通过卷筒卷绕起来，卷筒的线速度与针辊和圆桶同步，碳纸成卷后方便存储与运输。针辊表面的微针具有多种形状和排布方式，所提出的轧孔结构设计与燃料电池中流场的结构设计相契合，通过对孔隙率、穿孔的孔径、及打孔数量的优化设计，能提高电池气、液传输能力，进而提高电池功率密度。关键是可有效改善气体扩散层水管理能力，防止燃料电池质子交换膜水淹出现现象。