【干货】PEM电解堆设计——流场板结构设计

继上篇对PEM电解堆的密封结构进行介绍后，本篇将对PEM电解堆的流场板结构进行分析解读，这里的流场板不单一指代一块板子，更确切的指流体分配结构设计。

PEM电解堆与燃料电池电堆存在极大相似性，大部分PEM电解堆研发工程师也一般具有燃料电池电堆开发经验，对于燃料电池电堆，依据其功率大小，其结构也存在一定差异，如大功率电堆，通常有氢气腔、空气腔和冷却剂腔；小功率的电堆，部分会采用两腔结构，氢气腔和空气腔，依靠空气的对流进行换热。然而对于PEM电解堆而言，由于其堆叠结构更复杂，唯一反应物水比热容是空气的4倍，因此目前不论PEM电解堆功率大小，一般都采取两腔结构，阳极进水一方面作为反应物，另一方面提供热交换，阴极出氢（一般不进水）。因此，两腔结构使得PEM电解堆的流场排布较为多样和简单。

  为方便对比，首先展示一下燃料电池电堆三腔金属流场板结构（侵删），如图1所示，

图1 燃料电池三腔金属流场板结构

PEM电解堆流场板设计的主要目标有：

（1）流场板压降与公用管路（manifold）相匹配；

（2）各流道流体分配均匀；

（3）实现换热与带走气泡功能；

（4）与相邻部件接触电阻小；

（5）活性区占比大。

下面针对国内外主要PEM厂商流场板结构进行总结归纳：

（1）如图2所示，部分老牌燃料电池研究机构采取这种布局，

图2 PEM电解堆流场板结构1

（2）如图3所示，代表企业有治臻、西门子等，

图3 PEM电解堆流场板结构2及治臻流场网图

（3）如图4所示，代表企业有Plug、H-TEC、Proton Onsite等

图4 PEM电解堆流场板结构3

（4）如图5所示，代表企业有ITM等，

图5 PEM电解堆流场板结构4

PEM电解堆流场板结构多种多样，并不局限于以上几种，如国内龙头PEM电解堆企业山东赛克赛斯即与上述结构不同，可结合实际设计进行灵活变化。

下篇将为大家带来PEM电解堆换热方面的介绍，敬请关注期待。

注：由于作者水平有限，仅代表个人观点，如有错误请多指正。

原文始发于微信公众号（PEM水电解）：【干货】PEM电解堆设计——流场板结构设计