[實用新型]一種燃料電池氣體擴散層和燃料電池

有效

• 申請號: 201821332040.6
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN208706769U
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 楊家培;馬驍;帥石金
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本實用新型公開了一種燃料電池氣體擴散層和燃料電池，所述燃料電池氣體擴散層包括本體，本體的上表面分布有至少一個凹槽，凹槽的橫截面積沿本體的厚度方向自上而下逐漸變小。本實用新型的燃料電池氣體擴散層加工制作簡單，僅需在氣體擴散層本體上開設凹槽，且凹槽的橫截面積沿本體的厚度方向自上而下逐漸變小，這樣可同時提高氣體擴散層橫向和縱向的水氣輸運能力，防止水淹現象的出現，使催化劑不被水淹而影響利用率，而且凹槽與通孔相比，具有不完全通透性，從而保護催化劑不被氣流破壞，提高催化劑利用率。因此，包括本實用新型提供的氣體擴散層的燃料電池，其在性能、可靠性和壽命各方面均有所提高。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池領域，特別是涉及一種燃料電池氣體擴散層和燃料電池。

背景技術

隨著世界人口不斷增加以及發展中國家的工業化進程加快，環境污染和能源危機的問題愈演愈烈，大力發展新能源技術已經成為人類社會的共識。質子交換膜燃料電池(PEMFC)由于其效率高、能量密度大、工作溫度低、啟動速度快等優點在汽車等移動設備領域有著廣泛的應用。

盡管質子交換膜燃料電池作為車用動力已經開始實現早期的商業化發展，但是必須經受高電流、冷啟動、變工況、空氣污染與雜質等復雜工況和嚴酷環境的考驗，其中燃料電池水管理將是其提高性能、功率密度以及耐久性的主要方式和挑戰。

氣體擴散層是引導反應氣進入催化層發生反應，同時將產物水排出的關鍵組件，是水管理的重要對象。尤其在高電流密度條件下，擴散層內的水淹問題更為嚴重。

目前，為了提高氣體擴散層的排水性能，報道的方法有在氣體擴散層中加工圓柱形通孔，但是這種方法會引起水聚集在打孔部位淹沒催化劑從而降低催化劑利用率，同時也不利于對催化劑的保護；還有方法是氣體擴散層由多層結構構成，其中上層結構中加工圓柱形通孔，為水氣的縱向傳輸提供快速通道，但是這種氣體擴散層的制備復雜，且沒有對孔做充分利用。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型的目的是提供一種燃料電池氣體擴散層和燃料電池，旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種燃料電池氣體擴散層，包括本體，所述本體的上表面分布有至少一個凹槽，所述凹槽的橫截面積沿所述本體的厚度方向自上而下逐漸變小。

進一步地，所述凹槽的底部靠近所述本體的下表面。

進一步地，所述凹槽為錐形槽。

進一步地，所述錐形槽的頂點在所述本體的下表面上。

進一步地，所述錐形槽的錐角為20°～160°。

進一步地，所述凹槽由階梯孔形成。

進一步地，所述本體為單層的碳纖維層。

進一步地，所述凹槽的表面設有疏水涂層。

進一步地，所述凹槽為多個形狀相同的凹槽，均勻分布在所述本體上。

本實用新型還提供一種燃料電池，包括上述任一種燃料電池氣體擴散層。

(三)有益效果

本實用新型提供的燃料電池氣體擴散層加工制作簡單，僅需在氣體擴散層本體上開設凹槽，且凹槽的橫截面積沿本體的厚度方向自上而下逐漸變小，這樣可同時提高氣體擴散層橫向和縱向的水氣輸運能力，防止水淹現象的出現，使氣體擴散層下方的催化劑不被水淹而影響利用率，而且凹槽與通孔相比，具有不完全通透性，從而保護催化劑不被氣流破壞，提高催化劑利用率。因此，包括本實用新型提供的氣體擴散層的燃料電池，其在性能、可靠性和壽命各方面均有所提高。

附圖說明