本发明属于pem水电解，具体涉及一种应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板及设计方法。
背景技术：
1、在质子交换膜(pem)水电解系统中，流场板是关键组件之一，它主要用于均匀分布反应气液，从而确保电解过程的高效运行。其中，流场板的具体结构设计直接影响气体和液体的传输、分布和管理，优化其结构可以有效减少电池内的压降，提高电解效率。目前，在pem水电解技术领域中流场板通常由钛材料制成，以便有效传导电流，同时其表面结构有助于增强气体和液体的分布。
2、流场板上的通道设计确保了反应物能够充分接触电极表面，同时带走反应生成物，避免气体滞留和积累，防止堵塞和反应效率降低。此外，流场板还起到支撑电极和质子交换膜的作用，维持整个电解单元的结构完整性。有效的流场设计能够降低电解池的整体电阻，减少电能损耗，提高氢气产率和系统的稳定性。因此，流场板的优化设计是提高pem水电解效率和耐用性的关键因素之一。然而，pem水电解工业应用上无法朝着单槽做大的技术路线形成更高的装机量，因此朝着大功率电堆的发展势在必行。但是，电堆的封装工艺至今还难以形成系统的工艺流程，主要原因在于，电堆中存在着受力不均，电极间热量传导难度大的问题，尤其是中间电极片温度过高制约电解温度的同时形成着严重的热偏差，实际情况中经过检测分析，在消纳高比例波动性风光能源的波动出力时，拉载会形成短时间瞬时的温度和电压冲击等一系列问题，因此必须要辅以相应的冷却设计。
3、现有技术中，传统的电堆冷却设计在考虑到电堆紧凑一致性时，往往采用整体冷却设计，无法深入电极内部对电极片进行针对性冷却，从而导致局部发热量大和局部发热量小的区域一同冷却，致使原本的低温区域整体温度偏低。基于上述问题，中国专利cn113745562a公开了一种用于pemfc的阴极流场板、双极板及pemfc，其记载了在阴极流场板的背面加工冷却水流道，从而实现对单片结构降温的能力，但是由于单片电极内部依然存在温度分布不均的问题，特别是在前述拉载形成短时间瞬时的温度和电压冲击的场景下，内部不同区域间会形成极大的温差，故现有技术基于安全考虑，还是只能牺牲电堆的性能保证安全性，无法消除或减少热偏差影响。
4、综上，还需要对现有的流场板进行改进，通过调整散热设计实现特定场景下热偏差消减能力。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：不需要冗杂设计，能够应用于电堆内部直接实现电极内部针对性冷却的极板设计，从而在减小电极内部热偏差，应对拉载温度冲击时保证电堆的安全性，从而为pem水电解电堆系统充分消纳波动能源提供保证。
2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一方面，本发明提供一种应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，包括至少一组流场板，每组流场板中设有阳极流场板和阴极流场板；
4、每组流场板中至少一个流场板的背面设有冷却工质流路；
5、设有所述冷却工质流路的流场板的背面根据温度划分有至少一个高温区和低温区，且每个高温区中均设有至少部分所述冷却工质流路；
6、所述低温区中冷却工质流路的长度小于所述高温区中冷却工质流路的长度。
7、可选的，所述流场板为平板结构，正面设有工作流道；
8、所述流场板多组叠放设置，且每组流场板的阴极流场板与相邻一组流场板的阳极流场板背靠背式接触。
9、可选的，所述冷却工质流路为槽体结构，并与相邻流场板的背面组成密封流路。
10、可选的，所述冷却工质流路为等截面槽体结构或变截面槽体结构。
11、可选的，所述冷却工质流路的外包络线的包络面积小于所述高温区的面积；
12、所述外包络线呈收敛型。
13、可选的，所述冷却工质流路位于所述阳极流场板的背面。
14、可选的，所述流场板的周侧设有前、后贯通的冷却工质进液腔和冷却工质出液腔；
15、所述冷却工质流路的两端分别连通所述冷却工质进液腔和所述冷却工质出液腔。
16、另一方面，本发明还提供一种应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板设计方法，其特征在于，步骤包括：
17、建立流场板的三维模型，并将所述流场板的三维模型及工作参数带入仿真软件中进行温度场仿真计算，获得仿真结果；
18、基于所述仿真结果在所述流场板的背面划分高温区和低温区；
19、基于冷却工质流路的进口位置及出口位置和所述高温区的位置，通过路径算法计算获得所述冷却工质流路的路径。
20、可选的，所述冷却工质流路的路径计算还包括：
21、将所述高温区网格化，并设定起点与终点，通过最长路径算法计算获得最长的简单路径；
22、再将所述简单路径中网格的中点沿路径方向连线获得所述冷却工质流路的路径。
23、可选的，还包括对所述冷却工质流路的路径修正，路径修正包括：
24、沿温度梯度的反方向成比例减小所述冷却工质流路的路径的平直段长度。
25、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
26、本发明通过两板三腔结构，结合高温区与低温区区分设置冷却工质流路，实现在集成化电堆中进行针对性的单片电极散热工作，使其能够在电堆运行期间对电堆的温度以及热偏差进行充分的调控和缓解，特别是在应对拉载造成温度冲击时，可以在高温区有效换热，还不拉低低温区温度，从而使尖峰瞬间安全性及效率得到保障，为对接高比例波动性的波动工况提供了更可靠的安全保证和效率保证。
1.一种应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，包括至少一组流场板，每组流场板中设有阳极流场板和阴极流场板；
2.根据权利要求1所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，其特征在于，所述流场板为平板结构，正面设有工作流道；
3.根据权利要求2所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，其特征在于，所述冷却工质流路为槽体结构，并与相邻流场板的背面组成密封流路。
4.根据权利要求3所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，其特征在于，所述冷却工质流路为等截面槽体结构或变截面槽体结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，其特征在于，所述冷却工质流路的外包络线的包络面积小于所述高温区的面积；
6.根据权利要求1所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，其特征在于，所述冷却工质流路位于所述阳极流场板的背面。
7.根据权利要求1所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板，其特征在于，所述流场板的周侧设有前、后贯通的冷却工质进液腔和冷却工质出液腔；
8.一种应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板设计方法，其特征在于，步骤包括：
9.根据权利要求8所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板设计方法，其特征在于，所述冷却工质流路的路径计算还包括：
10.根据权利要求9所述的应对热偏差与温度冲击pem水电解流场板设计方法，其特征在于，还包括对所述冷却工质流路的路径修正，路径修正包括：
