研究人员已经开始研究受自然界启发的新流场设计,即仿生设计。这种新设计从大自然中汲取灵感,换句话说,它再现了植物组织或叶子及动物肺中的结构,让气体以更有效的方式流过双极板。
Roshandel等人 [86] 在平行、蛇形和受现有生物流体流动模式启发的新双极板设计之间进行了比较研究,如图2-27所示。结果表明,仿生流场在催化层显示出更均匀的反应物浓度和压力分布。采用新设计获得的功率密度高于蛇形和平行流场,分别高出26%和56%。
图2-27 不同流场的比较
a)平行流场 b)蛇形流场 c)仿生流场
Khazaee等人 [87-88] 研究了具有环形截面的燃料电池性能,如图2-28a所示。结果表明,增加扩散层和双极板之间的连接数量可以提高燃料电池的性能。Cano-Andrade等人 [89] 研究了具有4个、8个和12个径向通道的流场,如图2-28b所示。其他研究致力于分析通道数量对燃料电池性能的影响,其中流场具有遵循螺旋设计的通道,如图2-28c所示。
图2-28 不同通道设计对电池的影响
a)环形燃料电池 b)具有8个通道的径向燃料电池 c)具有8个螺旋通道的燃料电池