3．1．2 JP2020047440A（JP2020047441A、JP2020047442A）——一种改善排水性能的隔板

图3－4 现有技术隔板结构示意图

燃料电池隔板一侧形成有供反应气体流过的气体流路4A、4B，当发电产生的水留在气体流路中时，可能会降低反应气体的扩散性，使燃料电池的发电性能下降。为此，现有技术通过在气体流路的槽壁表面设置多个细槽6，细槽与气体扩散层接触，使得液态水能够迅速与气体扩散层分离并沿着细槽进行流动以排出。

为了进一步优化燃料电池发电性能，JP2020047440A（JP2020047441A、JP2020047442A）提出了对排水槽设计进行改进，具体如下：

燃料电池单电池立体分解图与局部截面图如图3－5所示，包括阳极隔板20、阴极隔板40，膜电极组件10；膜电极组件10包括质子交换膜12，催化电极层14a、14c，气体扩散层16a、16c，支撑框架18；隔板包括气流流动通道20A、40A，冷却剂流动通道20B、40B；冷却剂入口歧管为a2、s2、c2，冷却剂出口歧管为a5、s5、c5，阳极入口歧管为a6、s6、c6，阳极出口歧管a1、s1、c1，阴极入口歧管为a3、s3、c3，阴极出口歧管a4、s4、c4。由局部截面图所示，当从Y方向上观察时，气体流动通道和冷却剂流动通道均具有波浪形的横截面形状；且气体流动通道和冷却剂流动通道在X方向上有连续肋部21、41，并与气体扩散层接触。

图3－5 （a）单电池立体分解图；（b）单电池局部截面图

图3－6为气流流动通道部分透视图，在阴极隔板40的表面上形成有排水槽43g、47g和引导槽41g；排水槽43g、47g位于侧部43、47中央部位上，并向两端延伸；从图3－7（a）流路局部截面图可看出，排水槽43g、47g在延伸方向的截面呈V形；引导槽41g形成在肋部41，并以一定间距排列，其两端分别与排水槽43g、47g连接。

图3－6 气流流动通道的部分透视图

图3－7 （a）流路局部截面图；（b）毛管力－水力直径关系图；（c）排水槽放大图；（d）排水槽局部放大图

为了更大程度地捕获反应生成水以及确保毛管力，排水槽43g的水力直径可设置为5μm～150μm（水力直径引入是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数，雷诺数的大小可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力）。因此，当燃料电池发电时，在气体扩散层中的生成水可经表面431a流动至排水槽43g或者经引导槽41g流动至排水槽43g内（47g侧同理）。通过排水槽43g、47g和引导槽41g有效改善了燃料电池的排水性能。

此外，由于表面433a向阴极气体流路突出，为了避免阴极气体压力损失增加，表面433a的长度L应短于表面431a和432a的长度（参见图3－7，d），可设置在0．2mm以下。另一方面，由于对置部43h与排水槽43g的内表面为互补形状，对置部43h与冷却剂通道直接接触，因此确保对置部43h的表面积可使排水槽43g的内表面更易被冷却，促进水蒸气的冷凝，改善排水性能。另外，还可对排水槽进行亲水性处理，提高排水性能。

在专利JP2020047440A（JP2020047441A、JP2020047442A）实施例中，还列举了以下四种不同形状的排水槽，具体见图3－8。

图3－8 不同槽形状的排水槽

需要指出是，专利JP2020047440A保护了隔板排水槽设置及水力直径的数值范围；专利JP2020047441A在专利JP2020047440A的基础上进一步保护了排水槽对置部朝向冷却剂通道的方位关系；专利JP2020047441A保护了具有该排水槽的隔板的制造方法。