[發(fā)明專利]電極分隔板結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的燃料電池

在審

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• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111384412A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許盈盈;三政鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 財團法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號: H01M8/0245
• 分類號: H01M8/0245;H01M8/0258
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發(fā)明公開一種電極分隔板結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的燃料電池，其中該電極分隔板結(jié)構(gòu)包括一導(dǎo)電阻氣層和一導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電阻氣層具有一容置空間和至少一組出入口，至少該組出入口具有通路且分別與該容置空間連通；導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)設(shè)置于容置空間內(nèi)，且導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)與至少該組出入口連通并形成反應(yīng)氣體流動通路，其中導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)包括多個孔洞疊置成至少三層孔洞層，三層孔洞層沿著垂直于導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)延伸的一平面的方向上錯位地疊置，其中該至少三層孔洞層的孔洞的形狀相同。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電極分隔板結(jié)構(gòu)，且特別是涉及一種應(yīng)用于燃料電池的一種電極分隔板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

燃料電池(Fuel Cell)是一種通過電化學(xué)反應(yīng)，在需要電能時將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。主要通過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。目前最常見的燃料為氫氣，其他燃料來源來自于任何的能分解出氫氣的碳氫化合物，例如天然氣、醇、和甲烷等。燃料電池的優(yōu)點在于只要持續(xù)穩(wěn)定地供應(yīng)氧和燃料來源，即可不間斷的提供穩(wěn)定電能，而不像一般電池一樣用完就丟棄，且其燃料來源都可取自于可再生來源，不會造成環(huán)境污染，因此燃料電池是一種合乎環(huán)保概念的綠色能源。

燃料電池的運作原理基本上大致相同，包含陽極、陰極以及讓電荷通過電池兩極的電解質(zhì)，電子由陽極傳至陰極產(chǎn)生直流電，以形成完整的電路。基于不同電解質(zhì)的使用以及電池大小，而可將燃料電池區(qū)分為許多不同種類。再者，由于單一顆電池只能輸出相對較小的電壓，大約0.7V，因此燃料電池多以串連多個單電池的方式制造，以增加電壓，配合應(yīng)用需求。

燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)是一種以含氫燃料與空氣作用產(chǎn)生電力與熱力的燃料電池，其運作溫度相對低溫(約50℃至100℃)與常壓運作的特性，加上以高分子質(zhì)子交換膜為傳導(dǎo)媒介，沒有任何化學(xué)液體，發(fā)電后產(chǎn)生純水和熱，因此對人體無化學(xué)危險、對環(huán)境無害，適合應(yīng)用在日常生活，例如被發(fā)展為可應(yīng)用于日常運輸動力、現(xiàn)場設(shè)備、或攜帶式等電池裝置。

質(zhì)子交換膜燃料電池的原理是，首先氫分子經(jīng)由陽極端流場板的氣體導(dǎo)流槽進入電池組，經(jīng)擴散層到陽極觸媒反應(yīng)層，經(jīng)陽極觸媒作用氧化為氫離子(也就是質(zhì)子)，與釋出電子，此化學(xué)反應(yīng)過程稱為陽極半反應(yīng)(如下)。

陽極半反應(yīng)：H₂→2H⁺+2e^-

然后氫離子受電滲透力驅(qū)策，伴隨數(shù)個水分子，經(jīng)由交換膜輸送至另一端的陰極觸媒反應(yīng)層。接著游離的電子經(jīng)導(dǎo)電板收集，因電位差的原故，通過連接在導(dǎo)電板上的電路，流向陰極的導(dǎo)電板，變成電流產(chǎn)生電力，電子最后會由陰極導(dǎo)電板送到陰極觸媒反應(yīng)層。最后氫離子、電子、加上由陰極流場板輸送來空氣中的氧氣，匯集在陰極觸媒反應(yīng)層，經(jīng)陰極觸媒催化而產(chǎn)生水，這化學(xué)反應(yīng)過程稱為陰極半反應(yīng)(如下)。

陰極半反應(yīng)：1/2O₂+2H⁺+2e^-→H₂O

總反應(yīng)可表示為：

H₂+1/2O₂→H₂O。

然而，上述反應(yīng)產(chǎn)生的水若無法快速排除，會影響質(zhì)子交換膜燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)，而限制了燃料電池的放電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電極分隔板結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的燃料電池，以解決上述問題。