[發明專利]一種燃料電池氧基板

無效

• 申請號: 200710203424.8
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101471447A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 侯曉峰;肖鋼;冀中華;馬捷
• 申請（專利權）人: 漢能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及燃料電池氧基板，具體涉及一種質子交換膜燃料電池氧基板。

背景技術

燃料電池是一種不經過燃燒而以電化學反應方式將燃料的化學能直接變為電能的發電裝置，亦即通過氧與氫結合成水的簡單電化學反應而發電。它的種類可以多種多樣，但都基于一個基本的設計，即它們都含有二個電極，一個負陽極和一個正陰極。這二個電極被一個位于它們之間的、攜帶有充電電荷的固態或液態電解質分開。電極上的催化劑如白金，常用來加速電化學反應。只要向燃料電池不斷供給燃料，就可以在電極上連續發生電化學反應，并產生電流。單個燃料電池塊的電壓小于1V，因而要將多個燃料電池組合在一起，制成電池堆，并根據電壓和電流的需要將電池堆進行串聯或并聯，以產生足夠的電力。因而燃料電池具有傳統鉛酸電池無可比擬的獨特優越性，高效率、無污染、低噪聲、建設周期短、易維護以及成本低是其誘人特點。

盡管燃料電池有上述諸多優點，目前燃料電池自身還存在很多技術問題，因而沒有得到大規模應用。其中一個比較重要的問題是反應氣體在流場內的分配，而反應氣體在流場內的分配取決于雙極板的流場結構。雙極板的流場結構決定反應氣體與生成物在流場內部的流動狀態以及電池長期運行的穩定性。合理的流場設計應該能均勻分配電池所需燃料與氧化劑，保證電流密度均勻；同時將電池生成的水隨尾氣及時順利地排出。

對于自吸式氫空燃料電池，如何分配氧化道與冷卻道的氣體流量長期困擾著人們。氧化道的氣體流量要合適，如果供應的氣體量不足夠，無法滿足電池工作的需要，同時由于電池出口部分生成水的積累，液態水較多容易導致電池水淹，影響電池性能；如果供應的氣體量過多，流場內濕度會相對較低，導致質子交換膜較干，內阻增大，歐姆極化增大，且容易使膜破損，電池性能變差。冷卻道的氣體流量同樣重要，冷卻道的氣體用于電池的散熱，電池工作過程中會產生熱量，帶走部分的熱量有助于電池更加高效的工作，散熱的比例對電池工作的穩定性和使用壽命起很大作用。

發明內容

本發明的目的是在于提供一種質子交換膜燃料電池氧基板，所述的氧基板的流場結構能夠限制氣體流量，使反應氣體在流場內分配均勻，同時還可以合理分配氧化道和冷卻道中的氣體量。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種燃料電池氧基板，所述氧基板的一側設置有氧化流道，另一側設置有散熱流道，所述氧基板設有散熱流道的一側還設有廢氣流道，所述廢氣流道的一端封閉，另一端敞開；所述廢氣流道的底部設有與氧化流道相連通的限流孔。所述廢氣流道的數目為1—8。

所述限流孔的孔徑為0.5mm—1.5mm，所述氧化流道的槽寬為岸寬的1—3倍；所述散熱流道的槽寬為岸寬的1—3倍。

所述氧基板為石墨板/碳板或金屬板。

所述氧基板為平板、圓筒狀或中空多棱柱體狀，所述中空多棱柱狀優選為中空三棱柱狀、中空四棱柱狀、中空五棱柱狀、中空六棱柱狀、中空七棱柱狀或中空八棱柱狀。

本發明設計的氧基板流場結構能夠限制氣體流量，使反應氣體在流場內分配均勻，同時還可以合理分配氧化道和冷卻道中的氣體量。所述限流孔的孔徑大小設定為0.5mm—1.5mm之間。研究表明，如果孔徑小于0.5mm，反應產生的水無法隨氣體有效排出，發生凝聚，降低了氧氣通過氣體擴散層的速度，甚至會淹沒電催化劑的活性點，導致傳質過程受阻；液態水的存在還容易導致氣體在電極內和系統內各單元之間分布不均勻，從而導致電池性能下降，并造成系統內各個單元電池的電壓不等。如果孔徑大于1.5mm，則反應后的氣體排出速度太快，反應產生的水氣隨氣體排出，無法有效濕潤質子膜而導致膜失水，導致電池的歐姆壓增大，同時會降低催化層截面的活性。如果孔徑選擇在0.5mm—1.5mm，電堆工作過程中產生的水蒸氣足以對膜進行潤濕，而無需對反應氣體進行潤濕。

附圖說明

圖1為本發明氧基板的氧化流道結構示意圖；

圖2為本發明氧基板的A—A剖視圖；

圖3為本發明氧基板的散熱流道結構示意圖；

圖4為本發明氧基板的B—B剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

參照圖1—4，一種燃料電池氧基板，氧基板為石墨板/碳板或金屬板，氧基板的一側設置有氧化流道2，另一側設置有散熱流道3，所述氧基板設有散熱流道3的一側還設有廢氣流道4，所述廢氣流道4的一端封閉，另一端敞開；所述廢氣流道4的底部設有與氧化流道2相連通的限流孔1，限流孔1的孔徑為0.5mm—1.5mm。氧基板的對角位置設有定位孔7。