[實用新型]直接甲醇燃料電池促進甲醇利用的雙極板

無效

• 申請號: 01279430.9
• 申請日: 2001-12-26
• 公開（公告）號: CN2514499Y
• 公開（公告）日: 2002-10-02
• 發明（設計）人: 王宇新;許莉;張軍;任茂斌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/64
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 李素蘭

???????????????????????技術領域

本實用新型屬于燃料電池裝置的改進技術。確切地說屬于直接甲醇聚合物膜燃料電池的雙極板改進技術。

???????????????????????背景技術

目前用于研制開發的直接甲醇聚合物膜燃料電池上的雙極板，其結構延用了氫氧聚合物膜燃料電池的雙極板結構，陰、陽極結構相同，如圖1和圖2所示。圖1為氫氧燃料電池陰極板結構示意圖。圖2為氫氧燃料電池陽極板結構示意圖。由圖可見，板的主要結構是：板的上下對角處開設氫氣和氧氣的進出口。板內是溝通進出口的溝槽，溝槽是由串聯的溝槽組群構成，每組的溝槽組群又是由2～4條(大面積極板上可增加到10條)并聯的小溝槽組成。這樣的雙極板，特別是陽極側的結構適用于氫氧燃料電池，而用于直接甲醇燃料電池則顯現出不足之處。由于它不能快速、有效地排除甲醇在陽極板產生的二氧化碳，影響了甲醇與催化劑層的接觸，致使甲醇利用率低，進而降低電極陽極表面的傳質以及電池性能。

???????????????????????發明內容

本實用新型的目的在于提供一種直接甲醇燃料電池促進甲醇利用的雙極板。該雙極板能提高甲醇的利用率，促進電極陽極表面的傳質，從而提高電池性能，并且加工容易，易于大規模工業化生產。

本實用新型是通過下述方案加以實現的。以石墨蠕蟲為原料，通過模壓法制造而成的直接甲醇燃料電池促進甲醇利用的雙極板。它的主要結構是，板的兩側周邊壓制有密封凸緣。板的上下對角處開設甲醇、氧氣或空氣的進出口，板兩側內設置溝通進出口的串、并聯溝槽組及小溝槽，其特征在于，陰、陽極板的溝槽橫截面呈溝槽底窄、溝槽口寬的楔型開口，溝槽面積占極板工作面積的1/2～4/5。陽極板的溝槽在離開甲醇進口的并聯溝槽組的每條梗條上至少開設一個溝通相鄰兩條溝槽的缺口，相鄰兩條梗條上的缺口中心線不處于一條垂直線上，沿甲醇主體流動方向依次錯開，相鄰兩個缺口距離為8～30mm。

上述溝槽深度為0.5～2.5mm，溝槽底寬度為1.0～3.0mm，溝槽口寬度為1.0～4.0mm，構成溝槽的梗條底寬度為1.0～4.0mm，梗條頂寬度為1.0～3.0mm。

上述的缺口形狀為三角形開口、矩形開口、半圓形開口。

上述的缺口深度可達槽深的1/4～1(即達梗條底面)的位置。

本實用新型由于改善了甲醇流經的溝槽結構，從而有利于產生的二氧化碳氣體的排出，提高了甲醇的利用率，促進了陽極表面的傳質，提高電池的性能，并且本實用新型加工制造容易，抗腐蝕性能好。

???????????????????????附圖說明

附圖1為氫氧燃料電池雙極板陰極板結構示意圖。

附圖2為氫氧燃料電池雙極板陽極板結構示意圖。

附圖3為本實用新型的雙極板截面結構示意圖。

附圖4為本實用新型的雙極板的陰極板結構示意圖。

附圖5為本實用新型的雙極板的陽極板結構示意圖。

附圖中1為密封凸緣，2為溝槽，3為梗條，4為氧氣或空氣進口，5為甲醇液體出口，6為氧氣或空氣出口，7為甲醇液體進口。

??????????????????具體實施方式

實施例

1、將石墨蠕蟲放置在模具中，在常溫下，施加10～80MPa壓強使流場板完

全成型，雙極板截面剖視如附圖3，包括成型所需的流道(溝槽橫截面

為楔形)和進出口以及密封凸緣等。

2、雙極板陽極板流道的結構如附圖5所示，條狀溝槽底寬為1.5mm，溝槽

???口寬為2.5mm，梗的底部寬為2.5mm，梗條的頂部寬為1.5mm。在甲醇液

???體的進口7處有3條溝槽甲醇通道并聯，到另一邊后匯集，再進入第二

???組的3條并聯的甲醇液體通道，如此每組3條并聯，各組之間串聯，直

???到甲醇液體的出口5處。從第二組開始，各條狀溝槽中部連通，相鄰溝

???槽的連通孔沿流動方向上彼此錯開15mm的距離。

3、雙極板陰極板流道的結構如圖4所示，條狀溝槽寬為2mm，梗條為1mm，

???在氧氣的進口4處4條通道并聯，到另一邊后匯集，再進入第二組的3

???條并聯的通道，最后進入第三組的2條并聯通道，直到氧氣的出口6處。