[發明專利]一種腸形流場板及包括該流場板的燃料電池

有效

• 申請號: 201811428708.1
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109546178B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 王路文;楊文麗;徐裕民;王高峰;汶飛;董林璽
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學溫州研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/0263
• 分類號: H01M8/0263
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種腸形流場板及包括該流場板的燃料電池。傳統的流場板中直形的溝道和拐角不利于產物氣泡的流動排出。本發明腸形流場板，內側面上開設有腸形流道槽。腸形流道槽由進液槽、出液槽、m條單腸形槽和m?1條連接槽組成。m條單腸形槽依次排列。單腸形槽的橫截面輪廓由n個第一半圓和n個第二半圓組成。n個第一半圓及n個第二半圓的圓心在同一條特征直線上。n個第一半圓依次首尾相連，且中點均位于特征直線的一側。n個第二半圓依次首尾相連，且中點均位于特征直線的另一側。任意兩條相鄰的單腸形槽均通過一條連接槽連通。本發明參照人體內食物流動的腸道結構設計了腸形流道，能夠增大甲醇溶液流動中轉折次數。

技術領域

本發明屬于直接醇類燃料電池技術領域，具體涉及一種腸形流場板及包括該流場板的燃料電池。

背景技術

燃料電池是一個能將化學直接轉化成電能的發電裝置。近年來，因其高效、清潔、安靜和啟動條件簡單等優點，日益受到各國科研者們的重視。

燃料電池一般是由兩個流場板(陽極和陰極)，夾著一個膜電極組成。其中流場板是燃料電池中重要的部件，主要起到燃料經流、收集電子和支撐電池結構的作用，因此，流場結構對燃料電池的性能有著重要的影響。

流場結構類型較多，常見的有平行流場、螺旋流場以及交指流場等，其中傳統的流場板中直形的溝道和拐角不利于產物氣泡的流動排出，導致燃料在流道中被未及時排出的氣泡堵塞，因此燃料實際流速遠低于峰值。同時，現有流場板中單溝道直又長，在拐角處壓降低，導致燃料物質傳遞效率低，單溝道的頭部和尾部的燃料濃度差大，致每條溝道中的濃度梯度大，造成電化學反應不均，影響燃料電池整體的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種腸形流場板及包括該流場板的燃料電池。

本發明腸形流場板，內側面上開設有腸形流道槽。所述的腸形流道槽不貫通腸形流場板。所述的腸形流道槽由進液槽、出液槽、m條單腸形槽和m-1條連接槽組成，1≤m≤20。m條單腸形槽依次排列。單腸形槽的橫截面輪廓由n個第一半圓和n個第二半圓組成，3≤n≤40。n個第一半圓及n個第二半圓的圓心在同一條特征直線上。n個第一半圓依次首尾相連，且中點均位于特征直線的一側。n個第二半圓依次首尾相連，且中點均位于特征直線的另一側。任意兩條相鄰的單腸形槽均通過一條連接槽連通。與同一條單腸形槽相連的兩條連接槽分別位于該條單腸形槽的兩端。位于首端的腸形流道槽上遠離對應連接槽的那端與進液槽連通。位于尾端的腸形流道槽上遠離對應連接槽的那端與出液槽連通。進液槽底面的中部開設有進液孔。出液槽底面的中部開設有出液孔。

進一步地，相鄰兩條單腸形槽的間距相等。

進一步地，任意一個第一半圓的圓心均與其中兩個相鄰的第二半圓圓心的中點重合。

進一步地，n個第一半圓與n個第二半圓的半徑相等。

進一步地，所述腸形流場板的內側面鍍有金屬。

包括該腸形流場板的燃料電池，還包括膜電極、陰極極板和陰極端板。所述的腸形流場板、膜電極、陰極極板和陰極端板依次排列設置。陰極端板的中部均開設有用于排出產物的矩形通槽。陰極極板上均開設有多個通液孔。所述的膜電極包括依次疊置的陽極電極、質子交換膜和陰極電極。陽極電極、陰極電極與腸形流場板、陰極極板的內側面分別接觸。

進一步地，所述的陽極電極由陽極擴散層和陽極催化層組成。所述的陽極催化層與質子交換膜朝向陽極極板的側面接觸。所述的陰極電極由陰極催化層和陰極擴散層組成。所述的陰極催化層與質子交換膜朝向陰極極板的側面接觸。

進一步地，包括該腸形流場板的燃料電池，還包括硅膠墊圈。所述的硅膠墊圈設置在腸形流場板與陰極極板之間。硅膠墊圈環住膜電極。

本發明具有的有益效果是：