[實用新型]用于直接甲醇燃料電池的親疏水復合流場板

有效

• 申請號: 201620576815.9
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN206422153U
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 袁偉;陳文軍;徐笑天;湯勇;閆志國;王奧宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/026;H01M8/0265;H01M8/1011
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及被動式甲醇燃料電池技術領域，特別涉及一種用于直接甲醇燃料電池的親疏水復合流場板。

背景技術

直接甲醇燃料電池憑借其在電化學轉化過程中具有不需要重整，能量密度高，操作環境溫和，結構緊湊等等優越性，引起了世界各地研究人員的廣泛關注，投入了大量的研究工作。一般的，直接甲醇燃料電池可以分為主動式和被動式直接甲醇燃料電池。主動式直接甲醇燃料電池運用泵及氣體壓縮機為電池提供甲醇燃料及氧氣，被動式直接甲醇燃料電池利用擴散及自然對流，為電池運輸燃料及氧氣。

眾所周知，甲醇穿透的存在是抑制直接甲醇燃料電池發展的重要瓶頸，由于穿透的甲醇直接與陰極的氧氣發生反應產生混合電位，甲醇穿透不可避免的導致電壓損失，同時造成了燃料的損耗。在直接甲醇燃料電池真正應用到現實生活中之前，甲醇穿透這個問題必須得到解決。為此不少學者從改善流場板結構入手，設計合理的流場板結構，提高阻醇能力及產物二氧化碳的排放能力。傳統的流場板結構有排孔狀，柵狀等，然而這類流場板對阻醇能力的提高十分有限，有學者采用纖維氈做為甲醇燃料電池的阻醇層，提高了甲醇燃料電池的甲醇溶液最優濃度，對提高電池能量比具有積極作用，然而，在高電流工作條件下，陽極產生大量氣泡需要穿過纖維氈排除，這不可避免堵塞甲醇的傳遞通道，使得在陽極易出現甲醇饑餓現象，限制了甲醇燃料電池性能的進一步提升。為此能否設計出一款可實現甲醇溶液與二氧化碳流動通道相互分離的流場板是及其重要的。

實用新型內容

針對現有技術存在的缺點和不足，本實用新型公開了一種用于直接甲醇燃料電池的親疏水復合流場板法，親疏水復合流場板以多孔銅材料-銅粉燒結平板作為基體，所述銅粉燒結平板通過設計相應凸模石墨模具，通過燒結直接形成帶二維度漸擴型的的梯形槽道。進一步對流場板進行堿輔助表面氧化工藝和低表面能溶液修飾工藝，使其達到疏水性能，防止超疏水層的脫落，引入固相燒結工藝，增強了超疏水表面結構與基體的結合強度，有利于其在被動式液態和氣態直接甲醇燃料電池中的應用。進一步，需要將流場板兩側平面疏水層結構破壞，構建親水層，為此，采用負重在砂紙上打磨的工藝，定量打磨。

本實用新型提供的用于直接甲醇燃料電池的親疏水復合流場板技術方案如下：

一種用于直接甲醇燃料電池的親疏水復合流場板，設置在直接甲醇燃料電池陽極側集電板中間的鏤空部，所述親疏水復合流場板單側均勻間隔地開有若干二維度漸擴型梯形槽道，所述槽道的內表面設置有疏水層，其余表面設置有親水層，以實現水氣分流的功能，所述的梯形槽道為二維度漸擴型，沿槽道橫向及徑向尺寸遞增，對促進氣體排放具有積極作用。

進一步地，所述槽道為沿流場板寬與高方向尺寸逐漸增大的二維度漸擴型槽道。

進一步地，所述槽道的橫截面為等腰梯形。

進一步地，所述疏水層接觸角在150°以上。

進一步地，所述親疏水復合流場板的孔隙率為70%~80%。

相比現有技術，本實用新型的有益效果是：二維度漸擴型流場槽道可實現液氣分離，有利于產物二氧化碳的排出。其原因在于親疏水復合的結構有利于分離水氣流通通道，強化產物二氧化碳聚集在漸擴型槽道內并排出，為實現甲醇連續不斷地補給提供了積極的方向。

附圖說明

圖1為親疏水復合流場板示意圖。

圖2為親疏水復合流場板和集電板裝配示意圖。

圖3是用于裝配親疏水復合流場板的直接甲醇燃料電池的裝配示意圖。

圖中1-陰極端蓋，2-陰極集電板，3-聚四氟乙烯墊片，4-硅膠墊片，5-質子交換膜，6-陽極集電板，7-陽極燃料腔，8-槽道。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的實用新型目的作進一步詳細地描述，實施例不再在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。

實施例一

如圖1和圖2所示，一種用于直接甲醇燃料電池的親疏水復合流場板，設置在直接甲醇燃料電池陽極側集電板6中間的鏤空部，所述親疏水復合流場板單側均勻間隔地開有七條二維度漸擴型等腰槽道8，所述槽道8沿流場板寬與高方向尺寸逐漸增大，且其橫截面為等腰梯形。所述槽道8的內表面設置有疏水層，其余表面設置有親水層。所述疏水層接觸角在150°以上。所述親疏水復合流場板的孔隙率為70%~80%，該流場板尺寸為30mm×30mm×2mm，其梯形槽道8設計為雙維度漸擴型，七條槽道8均布在流場板一側。

所述超疏水多孔流場板的材料為霧化樹枝狀銅粉以及自制銅屑。