[實用新型]一種氫燃料電池雙極板結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720071084.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN206441811U
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐黎明;李玉平;侯俊波;許康
• 申請（專利權(quán)）人: 愛德曼氫能源裝備有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31227
• 代理人: 季申清

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及氫燃料電池領(lǐng)域，特別是涉及到一種氫燃料電池雙極板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，產(chǎn)生電流。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”，需要電極和電解質(zhì)以及氧化還原反應(yīng)才能發(fā)電。燃料電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷產(chǎn)生，燃料電池連續(xù)地發(fā)電。以氫-氧燃料電池為例：

氫-氧燃料電池反應(yīng)原理這個反應(yīng)是電解水的逆過程，電極為：

燃料極：H₂＝＝2H⁺+2e^-(1)

空氣極：2H⁺+1/2O₂+2e^-＝＝H₂O(2)

全體：H₂+1/2O₂＝＝H₂O(3)

燃料電池的優(yōu)勢在于，目前的科技手段中，尚沒有一項能源生成技術(shù)能如燃料電池一樣將諸多優(yōu)點集合于一身。它只排放水，完全沒有污染，可以廣泛應(yīng)用于固定式電站和移動式發(fā)電裝置，如海陸空等交通、運(yùn)輸行業(yè)，特別是汽車，非常能發(fā)揮其優(yōu)勢，受到各國政府的重視、支持。

但是，燃料電池產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)入階段中，轉(zhuǎn)化效率尚待進(jìn)一步提高，使用壽命延長、降低成本等成為諸多迫切急需解決的問題。燃料電池的研發(fā)、生產(chǎn)集聚多學(xué)科、多領(lǐng)域的尖端技術(shù)，任何在轉(zhuǎn)化效率、使用壽命和降低成本方面的改進(jìn)，都具有很大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是要提供一種能夠提高性能、延長使用壽命的氫燃料電池雙極板結(jié)構(gòu)。

本實用新型的目的是由如下方案來實現(xiàn)的：

一種氫燃料電池雙極板結(jié)構(gòu)，由氫氣單極板、氧氣單極板和位于兩極板之間的膜電極構(gòu)成電池單元，

所述電池單元的氫氣單極板與膜電極的一側(cè)形成氫氣腔，所述氫氣腔的兩端分別是氫氣入口和氫氣出口，氧氣單極板與膜電極的另一側(cè)形成空氣腔，所述空氣腔的兩端分別是空氣入口和空氣出口；

所述氫氣入口的截面積大于氫氣出口的截面積，所述空氣入口的截面積大于或等于空氣出口的截面積，

所述氫氣入口的氫氣導(dǎo)入量大于其反應(yīng)當(dāng)量。

進(jìn)一步的，所述氫氣出口的截面積不小于氫氣入口的截面積的1/4。

進(jìn)一步的，所述空氣出、入口和氫氣出、入口的截面積的改變采用改變出入口寬度的方式。

采用本實用新型所述結(jié)構(gòu)的氫燃料電池，其氫氣入口的截面積大于氫氣出口的截面積，空氣入口的截面積大于空氣出口的截面積，同時增加氫氣的導(dǎo)入量，使其導(dǎo)入量大于其反應(yīng)當(dāng)量，反應(yīng)剩余的氫氣會通過氫氣出口循環(huán)使用，減小氫燃料電池氣體進(jìn)出口的壓差，增加氫氣腔內(nèi)氣體濃度的均勻性，增加氫燃料電池的性能，延長膜電極的壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：

1.充分利用了膜電極催化劑，提高了氫燃料電池的發(fā)電效率。

2.平衡了氫氣出口處附近的膜電極受到的兩側(cè)壓力，提高了膜電極的使用壽命、進(jìn)而提高了氫燃料電池的使用壽命，也即降低了氫燃料電池的成本。

附圖說明

圖1為氫燃料電池雙極板的部分截面示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)的氫燃料電池的反應(yīng)公式。

圖5為本實用新型所述的氫燃料電池的反應(yīng)公式。

圖6為本實用新型所述的電池單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型所述的實施例1的壓力梯度示意圖。

圖8為本實用新型所述的實施例2的壓力梯度示意圖。

圖9為本實用新型一種實施方式的氫氣入口和氫氣出口的示意圖。

圖10為本實用新型一種實施方式的空氣入口和空氣出口的示意圖。

圖中：a1是氫氣入口、a2氫氣出口、a3是空氣入口、a4是空氣出口、c1是氫氣單極板、c2是膜電極、c3是氧氣單極板、b1是氫氣入口、b2是氫氣出口，b3是空氣入口、b4是空氣出口、d1是氫氣腔、d2是空氣腔。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本實用新型的結(jié)構(gòu)。