[發(fā)明專利]一種燃料電池的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610028975.0
• 申請日: 2006-07-14
• 公開（公告）號: CN101106198A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧志軍;顧一雄;吳德勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海清能燃料電池技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種小型燃料電池膜電極的具有自增濕功能的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

燃料電池采用氫氣為燃料，氧氣為氧化物，其化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)品是水，無其它有害物質(zhì)，是一種安全、可靠、清潔、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。隨著燃料電池技術(shù)的完善，已在大到潛艇、汽車，小到手提電腦、手機(jī)上得到應(yīng)用。

隨著燃料電池應(yīng)用面的擴(kuò)大，人們也越來越關(guān)心其的實際應(yīng)用和可操作性。對于一些小型的燃料電池，不可能配置氣體加濕裝置、配置冷卻風(fēng)機(jī)、冷卻水箱，應(yīng)盡量依靠電池本身的合理配置，解決增濕等問題，避免零件多，其系統(tǒng)應(yīng)力求簡單。這樣可操作方便，重量輕，體積小，成本低、市場廣。因此，不斷設(shè)計出新穎的具有自增濕的擴(kuò)散層非常重要的工作。

目前，在市場上可得到的氫燃料電池，其在氫側(cè)或氧側(cè)的擴(kuò)散層只有一層。為保證質(zhì)子以水合離子能傳輸，應(yīng)在氫氣或氧氣進(jìn)氣時需要對該擴(kuò)散層進(jìn)行加濕，為此在燃料電池中必須設(shè)計氣體通道、水道和電子通道，達(dá)到傳質(zhì)、輸送和分配，以及設(shè)計排水、排水閥以排除過多的水分以使電極中達(dá)到水平衡，結(jié)果造成其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝不便、使用壽命低和成本昂貴等一系列缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃料電池的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種燃料電池的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)，其特征在于，該擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)包括至少兩層擴(kuò)散層，該至少兩層擴(kuò)散層包括擴(kuò)散層1、擴(kuò)散層2。

所述的至少兩層擴(kuò)散層包括擴(kuò)散層1、擴(kuò)散層2、擴(kuò)散層3。

所述的至少兩層擴(kuò)散層包括擴(kuò)散層1、擴(kuò)散層2、擴(kuò)散層3、擴(kuò)散層4。

所述的擴(kuò)散層由兩層致密性不同的擴(kuò)散層組成，與質(zhì)子交換膜結(jié)合的擴(kuò)散層1的致密性大于擴(kuò)散層2。

所述的擴(kuò)散層1的材料密度為0.6～2g/cm³，孔隙率為10％～40％，所述的擴(kuò)散層2的材料密度為0.1～0.6g/cm³，孔隙率為40％～95％。

所述的擴(kuò)散層由三層致密性不同的擴(kuò)散片組成，與質(zhì)子交換膜結(jié)合的為擴(kuò)散層3，其致密性小于擴(kuò)散層1，大于擴(kuò)散層2，且擴(kuò)散層1的致密性大于擴(kuò)散層2、大于擴(kuò)散層3。

所述的擴(kuò)散層3的材料密度為0.4～1.3g/cm³，孔隙率為20％～60％；所述的擴(kuò)散層1的材料密度為0.6～2g/cm³，孔隙率為10％～40％；所述的擴(kuò)散層2的材料密度為0.1～0.6g/cm³，孔隙率為40％～95％。

所述的擴(kuò)散層1、2、3、4的材料選自于包括金屬網(wǎng)、碳紙、碳布或?qū)щ娡笟鈴?fù)合材料。

所述的導(dǎo)電透氣復(fù)合材料含有至少20～65％wt塑料填充導(dǎo)電材料，0～40％wt碳纖維、35～80％wt碳粉。

所述的塑料填充導(dǎo)電材料可選自PTFE(聚四氟乙烯)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)或它們的組合。

所述的擴(kuò)散層1和質(zhì)子交換膜上的催化劑層直接接觸，中間無其它中間層。

所述的擴(kuò)散層3和質(zhì)子交換膜上的催化劑層直接接觸，中間無其它中間層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種新的具有自增濕功能的擴(kuò)散層，其特點(diǎn)是應(yīng)用在不同需要的燃料電池中，能保住水分，使膜始終處于濕潤的狀態(tài)，使電池中的質(zhì)子以水合離子的形式得以傳輸。不需外加氣體增濕器，不需排水、排氣閥等復(fù)雜的系統(tǒng)，能保證發(fā)電裝置正常工作。本發(fā)明燃料電池結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、成本較低，同時對提高燃料電池的發(fā)電性能和延長壽命等有積極的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種燃料電池的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)，該擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)包括至少兩層擴(kuò)散層，該至少兩層擴(kuò)散層包括擴(kuò)散層1、擴(kuò)散層2。