[發(fā)明專利]一種新型管狀直接甲醇燃料電池

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• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109411792A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁偉;李錦廣;莊梓譯;蘇曉晴;劉靜怡;鄭天翔;韓福昌;盧彪武;王祺;黃虹霖;陳曉敏;方國云
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01M8/1011
• 分類號: H01M8/1011;H01M8/1004;H01M8/0297
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本發(fā)明公開了一種新型管狀直接甲醇燃料電池，包括柵形殼體、陽極集電板、阻醇層和膜電極、陰極集電器，所述柵形殼體呈筒形且下端封閉、上端開口并設(shè)有端蓋，所述柵形殼體圓周壁均勻設(shè)置有若干豎狀格柵，所述端蓋設(shè)置有連接各陽極集電板的導(dǎo)線；所述陽極集電板、阻醇層和膜電極由內(nèi)向外依次緊貼地設(shè)在所述柵形殼體各豎狀格柵之間且各膜電極與柵形殼體外周面共面，所述的陰極集電器緊固在所述柵形殼體的外周面且與各膜電極緊密接觸。本發(fā)明有效減少了電池的重量和體積，解決了管狀燃料電池組裝、拆卸較為困難的問題；改善了陽極氣淹、甲醇穿透、陰極水淹造成的影響且降低了電池的接觸內(nèi)阻，提高了電池的輸出性能、體積功率比和質(zhì)量功率比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直接甲醇燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型管狀直接甲醇燃料電池。

背景技術(shù)

燃料電池產(chǎn)生的電能直接由原料本身的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化而來，并且具有較高的能量密度、較低的環(huán)境污染性，再加上原料的豐富性等優(yōu)勢，受到了越來越多的關(guān)注。其中，相比屬于質(zhì)子交換膜燃料電池的氫燃料電池的氫原料制取成本高、儲運危險以及使用條件苛刻等諸多因素，屬于同類的直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell，簡稱DMFC）以甲醇為陽極原料，因其工作溫度低（一般在室溫工作）、理論比能量高、攜帶方便和使用安全等特點有著良好的應(yīng)用前景，被業(yè)界認為是最有希望率先實現(xiàn)市場化的一類燃料電池。

傳統(tǒng)的平板式DMFC雖然結(jié)構(gòu)簡單，制作較為方便，但同時也存在電池整體結(jié)構(gòu)笨重，體積功率比和質(zhì)量功率比低、產(chǎn)物管理性能較差，雙極板造價高昂以及電池組件密封困難等諸多缺點。而對于現(xiàn)有的管狀DMFC，制作方法繁瑣，組裝較為困難、質(zhì)量重、流場結(jié)構(gòu)單一，不能滿足電池對于良好產(chǎn)物管理的需求、膜電極在彎曲過程中易產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致催化劑層脫落，很大程度上降低了膜電極的性能。

因此，為較好地解決上述問題，提供一種質(zhì)量輕盈、易于組裝和密封、綜合性能優(yōu)異的新型管狀直接甲醇燃料電池具有非常重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了能夠有效地降低電池整體重量，更好地實現(xiàn)電池結(jié)構(gòu)緊湊且便于組裝和密封，同時有效地緩解陽極反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)致的“氣淹”和陰極反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)致的“水淹”，進而提高電池的綜合性能，本發(fā)明公開了一種新型管狀直接甲醇燃料電池。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種新型管狀直接甲醇燃料電池，包括柵形殼體、陽極集電板、阻醇層和膜電極、陰極集電器，所述柵形殼體呈筒形且下端封閉、上端開口并設(shè)有端蓋，所述柵形殼體圓周壁均勻設(shè)置有若干豎狀格柵，所述端蓋設(shè)置有連接各陽極集電板的導(dǎo)線，起到導(dǎo)通電路的作用；所述陽極集電板、阻醇層和膜電極由內(nèi)向外依次緊貼地設(shè)在所述柵形殼體各豎狀格柵之間且各膜電極與柵形殼體外周面共面，所述的陰極集電器緊固在所述柵形殼體的外周面且與各膜電極緊密接觸。

進一步地，所述陽極集電板為具有一定曲率的三維結(jié)構(gòu)魚鱗狀拉伸網(wǎng)。所述陽極集電板既起到了流場板的作用，均勻分配燃料、加速氣泡排放，還兼具陽極集電的作用，能夠傳導(dǎo)電子。

進一步地，所述豎狀格柵左右兩側(cè)設(shè)置有用于安裝所述陽極集電板的卡槽，方便安裝拆卸。

進一步地，所述陽極集電板貼合所述阻醇層一面的各節(jié)點為粗糙面，相對的另一面的各節(jié)點為光滑面，拉伸網(wǎng)的特殊結(jié)構(gòu)及特定的裝配方式為產(chǎn)物氣泡提供了同其浮力方向相同的向上分力，使得氣泡更快脫離，減輕對燃料的堵塞作用，促進了甲醇的供給和均勻分布。

進一步地，所述陽極集電板的材料為不銹鋼。

進一步地，所述柵形殼體的材料為環(huán)氧樹脂，所述柵形殼體即可作為燃料腔儲存甲醇燃料，同時起到了支撐陽極集電板的作用，環(huán)氧樹脂易于加工且質(zhì)量輕盈，能夠有效降低電池整體重量。

進一步地，所述阻醇層的材料為碳纖維，能夠有效阻止甲醇燃料穿透膜電極。