[發明專利]燃料電池極板及使用該極板的燃料電池

無效

• 申請號: 200710074321.6
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101304094A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 陳名恩
• 申請（專利權）人: 富準精密工業（深圳）有限公司;鴻準精密工業股份有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M8/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種燃料電池極板，特別是一種質子交換膜燃料電池的極板及使用該極板的燃料電池。

背景技術

近年來，燃料電池技術有了許多重大突破，其中質子交換膜燃料電池(Proton?Exchange?Membrane?Fuel?Cell，PEMFC)受到相當大的關注，世界各國政府以及企業界無不投入相當大的研發能量。

質子交換膜燃料電池除了具有無污染，能量轉換效率高等一般燃料電池的優點外，更具備接近常溫操作以及激活迅速的特性，特別適合運輸動力，可攜式電力以及家用發電。

構成燃料電池的關鍵組件包括電極(electrode)，質子交換膜(electrolytemembrane)與極板(bipolarplate)等。而極板具有進氣導流與收集電流兩項主要功能。在極板上所加工的各種形狀的流道的主要目的是提供反應氣流及產物進出燃料電池的流道。所以在一定的反應氣體供應下，如何能夠使得電極各處均能充分獲得反應氣體，其關鍵在于流道的設計。

圖5所示為一種現有燃料電池極板的俯視圖。該極板50為一長方體板狀結構，該極板50上設有一進氣流道52、一出氣流道54及若干條擴散流道56。這些擴散流道56之間被若干平行排列的壁板51間隔。這些擴散流道56的一端與該進氣流道52連通，另一端與該出氣流道54連通。使用時，氣流60從進氣流道52經擴散流道56進行擴散流動，在擴散流動的過程中參與燃料電池內部的電化學反應，而未參與反應的剩余氣體及反應的產物則傳遞至出氣流道54排出。其中，氣流60主要通過擴散效應進入多孔性的氣體擴散層(圖未示)發生電化學反應。

然而，氣流60在該進氣流道52、出氣流道54及擴散流道56內的流動基本為層流流動，難于通過擴散效應充分地進入氣體擴散層參與電化學反應，使得燃料電池的發電效率不高。另外，電化學反應產生的過多的水分也不能通過出氣流道54及時排放出來，而這些過多的水分將會聚集并堵塞氣體擴散層內的孔隙，影響氣體的傳輸，從而進一步阻礙電化學反應的進行。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種具有增強氣體擴散效果、防止過多水分在氣體擴散層內聚集的燃料電池極板及使用該極板的燃料電池。

一種燃料電池極板，該極板的其中一表面上設有流道，所述流道包括兩組進氣流道及一組出氣流道，該兩組進氣流道分別位于該出氣流道兩側，所述每一組進氣流道與該出氣流道之間設有隔板，所述隔板將進氣流道與出氣流道分隔開來，所述兩組進氣流道的進氣口分別位于該極板的對角處。

一種燃料電池，包括至少一極板及與所述極板相鄰的氣體擴散層，該極板于鄰接氣體擴散層的表面上設有流道，所述流道包括兩組進氣流道及一組出氣流道，該兩組進氣流道分別位于該出氣流道兩側，所述每一組進氣流道與該出氣流道之間設有呈蛇形彎折的隔板，所述兩組進氣流道的進氣口分別位于該極板的對角處。

與現有技術相比，該燃料電池通過所述進氣流道、出氣流道及隔板的設置，迫使極板上的氣流以強制對流方式進入氣體擴散層，增加電化學反應的速度。同時，該強制對流效應產生的強大的剪應力還可帶走氣體擴散層中電化學反應產生的過多的水分，提高燃料電池的發電效率。

附圖說明

下面參照附圖結合實施例作進一步的描述：

圖1為本發明燃料電池第一實施例的結構示意圖。

圖2為圖1所示燃料電池中極板的立體圖。

圖3為圖1所示燃料電池中極板的俯視圖。

圖4為本發明燃料電池中極板第二實施例的俯視圖。

圖5為現有燃料電池中極板的俯視圖。

具體實施方式

圖1所示為本發明燃料電池其中一實施例的結構示意圖。該燃料電池100包括一下極板10、一膜電極組20及一上極板30，該膜電極組20夾設于該下極板10與該上極板30之間。該膜電極組20包括一質子交換膜21、兩催化劑層22、23及兩氣體擴散層24、25，該兩催化劑層22、23分別夾設于該質子交換膜21與該兩氣體擴散層24、25之間。該上極板30與該下極板10在燃料電池100中主要起導氣、導電和導水的作用。該兩氣體擴散層24、25由多孔性材料制成。由上極板30和下極板10進入的氣體(如氫氣或者空氣)通過擴散作用進入該兩氣體擴散層24、25及該兩催化劑層22、23，分別參與該燃料電池100的電化學反應。該下極板10及上極板30可由導電金屬制成，例如銅金屬；亦可由導電性非金屬制成，例如石墨。