我所理解的氢燃料电池(第八章：极板II)
8-2-2 极板的区块
在极板的设计中，因为极板牵扯到氢气、空气和水的三个流场，一个单极板只涉及到氢气/水或者空气/水，所以需要把阴阳极板放在在一起设计，即使是单电池的开发，也是需要把两个单极板放在一起设计，这样才能体现极板“三进三出三独立”的结构。
一般双极板要分成三大区块设计，一个是反应区，就是核心结构---流场对应的区；
再有一个就是进出口区，进一步可以分为两类：三口同侧和三口异侧，图8-3所示，为三口同侧的双极板，图8-7所示，为三口异侧的双极板，空气/氢气进出口位于两侧，水的进出口位于上下。
图8-7 三口异侧双极板(百度)
这里要注意一下，三口同侧和三口异侧的区别，三口同侧时，流场形式可以是直流道或，波浪型流道；三口异侧时，流场形式不能为直流道，必须是波浪型流道，只有这样，阴阳极的气体流道才能产生错位，水流道才可以在错位部分中形成进出通道。
最后一个区块就是过渡区，它的主要作用就是引导气体和水从进口区到反应区和从反应区到出口区的过渡作用，同时还要保证气体被均匀地分配到每个单流道，因为过渡区的特殊结构，会造成此处的压损占据整个板损失的较大比重。过渡区的设计结构一般采用点状流场过度或者扇形流场过度。
8-2-3 流体的流动方式
根据极板区块的设计，会影响到流体的流动方式，目前极板大体上可分为三种流动方式：同向流动、逆向流动、横向流动，为了更好的理解横向流动，可以把同向流动和逆向流动归为纵向流动。
纵向流动可以理解为河水沿着流道流动，横向流动可以理解为河水逐渐变宽，变宽的过程就是横向流动的结果。定义上理解，横向流动是指流体（液体或气体）在垂直于主要流动方向上的运动。
三口同侧时，流动方式只有纵向流动，三口异侧时，流动方式有纵向流动和横向流动，其中水在上下流同时，由于阴阳极流道的错位，会使水产生横向流动。
目前双极板的设计中，都是采用氢气与空气逆向流动的方式，这样可以使湿度分布更均匀，获得更好的水化膜，从而提高电池性能。
8-2-4 流道的截面
如图8-8所示，极板流道的截面一般有矩形、梯形、三角形及半圆形。
图8-8 极板流道的截面类型
当然，还有一种比较特殊的类型就是变截面，相比于恒截面流道，变截面流道能够增加气体的气流扰动，增强传质，丰田第二代Mirai的阴极板在直流道设计了狭窄部分，产生了压力损失，气体更容易被吸入气体扩散层，从而提高氧气的扩散率和除水性能，如图8-9所示。
通过对各种截面的研究表明，梯形截面能提供更加均匀的电流密度分布，再加上流量适应性好、能改善流动特性以及易于批量加工等优点，已经成为了目前行业主流的设计。
极板流道在结构上，通常具有“沟”和“脊”的特征，其中与气体扩散层接触的部分被称为“脊”，为气体提供通道的部分被称为“沟”，脊决定了极板的支撑性、导电性和导热性，沟决定了气体分配和排水性，所以脊与沟存在一定的比例关系，这里就引出一个概念---“开孔率”，极板的开孔率是指极板上开孔（如用于流体通过的孔、透气孔等）的总面积与极板总面积的比率，计算公式通常为：开孔率=（开孔总面积 ÷ 极板总面积）×100%。
通过图8-8所示，可以清晰辨别沟与脊的尺寸，但是在实际使用中，极板的流道是存在圆角的，如图8-10所示，以梯形为例。
图8-10 带圆角的脊与沟
那么就有两个小问题，一是圆角的作用是什么？二是怎么定义带圆角的沟和脊的宽度呢？
圆角的作用可以从三个角度来看，第一，圆角能改善流体的流动特性，圆角相对与尖角来说可以减小流动阻力，也能抑制涡流的形成；第二，提高稳定性，机械结构上圆角可以降低局部应力集中，减少流体对结构的磨损，同时降低应力腐蚀；第三，加工工艺上，更便于模具成型，精度和质量更容易掌控。
带圆角的脊的宽度：从脊的一侧外边缘（包括与沟的圆角过渡部分）到另一侧外边缘的距离来定义脊宽。
因为在研究脊的物理特性，如脊的热传导性能、机械强度等方面，这种定义更符合实际情况。它考虑了脊的完整物理尺寸，包括与沟连接的圆角部分。在计算脊的热传导横截面积时，这个实际物理宽度是重要的参数。
带圆角的沟的宽度：将沟宽度定义为在流道沟的两个圆角的公切线上，切点之间的距离。也就是说，假设两个圆角是两个圆的一部分，找到这两个圆在沟内的切线，切线与沟壁的切点之间的距离就是沟宽。
这种定义方式在考虑流体主要流动路径和有效空间时比较直观，它忽略了圆角部分对宽度的影响，重点关注了流体实际通过的最窄部分的距离，类似于将圆角部分看作是一种过渡区域。在研究流体的流速分布和雷诺数时，这个沟宽是重要的参数。
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