CN203192912U - 微观三维燃料电池膜电极 - Google Patents

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李科
陈融
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Abstract

本实用新型涉及一种微观三维燃料电池膜电极，包括质子交换膜以及位于该质子交换膜两个表面且与质子交换膜表面相接触的电极，其创新点在于：所述质子交换膜至少有一个表面采用凹凸型面结构；所述两个电极均采用能够与各自侧质子交换膜表面充分接触的仿形型面结构。本实用新型的优点在于：质子交换膜至少有一个表面采用凹凸型面结构；两个电极均采用与之相应的仿形型面结构，进而在实现质子交换膜表面与电极充分接触的基础上，在有限的空间内增加电流的流通面积。

Description

微观三维燃料电池膜电极
技术领域
本实用新型涉及一种膜电极,特别涉及一种微观三维燃料电池膜电极。
背景技术
随着世界上的各种技术进步、经济发展，大规模生产、更高的生活品质的要求等，都在大规模的快速消耗地球上的有限化石能源，且伴随着产生越来越严重的环境污染。随着节能减排、对碳排放量的控制等要求，可再生能源等新能源的开发和利用正在被人们重视起来。而氢燃料电池恰恰满足了这一要求。氢燃料电池具有以下特点： 能量转化效率高；直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。燃料电池***的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。且还具有洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电。目前国内外都非常重视对燃料电池的研发，且已经在很多领域获得了应用。国外已经有了实际应用的调峰电站，世界上各大汽车厂商都准备在2015~2016年推出各自的批量生产的燃料电池汽车；如BMW、Nissan、GM、丰田、大众以及上汽等汽车公司都准备在2015年左右推出1000辆以上的燃料电池车。以燃料电池取代铅酸电池的备用电源也在陆续上市；各大家用商用电器厂商也纷纷准备使用便携式燃料电池等等，这将是一个非常巨大的市场。作为燃料电池核心部件的膜电极一直是燃料电池研发的主要方向，其性能、寿命、成本也是限制燃料电池使用及商品化的主要因素。其功率密度、寿命、等在近年来不断提高，Pt载量不断下降，但国内与国外相比较，还有相当的差距。因此研发结构更加紧凑、性能指标更加高的燃料电池膜电极势在必行。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、性能指标高的微观三维燃料电池膜电极。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种微观三维燃料电池膜电极，包括质子交换膜以及位于该质子交换膜两个表面且与质子交换膜表面相接触的电极，其创新点在于：所述质子交换膜至少有一个表面采用凹凸型面结构；所述两个电极均采用能够与各自侧质子交换膜表面充分接触的仿形型面结构。
进一步的，所述质子交换膜的凹凸型面结构为呈点阵状分布的凸起或凹陷。
进一步的，所述质子交换膜的凹凸型面结构为整体呈现的波浪形。
进一步的，所述凹凸型面结构中凹、凸起距质子交换膜基准面的高度为10~20um。
本实用新型的优点在于：质子交换膜至少有一个表面采用凹凸型面结构；两个电极均采用与之相应的仿形型面结构，进而在实现质子交换膜表面与电极充分接触的基础上，在有限的空间内增加电流的流通面积。
附图说明
图1为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第一实施例的外形图。
图2为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第一实施例的俯视图。
图3为图2中沿A-A线剖面图。
图4为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第一实施例的侧视图。
图5为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第二实施例的外形图。
图6为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第二实施例的俯视图。
图7为图6中沿A-A线剖面图。
图8为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第二实施例的侧视图。
图9为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第三实施例的外形图。
图10为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第三实施例的俯视图。
图11为图6中沿A-A线剖面图。
图12为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第四实施例的侧视图。
图13为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第四实施例的外形图。
图14为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第四实施例的俯视图。
图15为图14中沿A-A线剖面图。
图16为本实用新型微观三维燃料电池膜电极第四实施例的侧视图。
具体实施方式
本实用新型中微观三维燃料电池膜电极包括质子交换膜1以及位于该质子交换膜1两个表面且与质子交换膜1表面相接触的电极，且质子交换膜至少有一个表面采用凹凸型面结构；而两个电极均采用能够与各自侧质子交换膜表面充分接触的仿形型面结构。
下面为不同形态的凹凸型面结构的质子交换膜示例：
实施例一
如图1、2、3、4所示，本实施例中，质子交换膜1的凹凸型面结构为呈点阵状分布的凸起和凹陷，以质子交换膜1的基准面为界，其基准面的两侧均设置凸起11和凹陷12，基准面同侧的凸起11和凹陷12间隔设置；同时，一表面面凸起则与之对应的另一表面则凹陷。
 实施例二
如图5、6、7、8所示，本实施例中，质子交换膜1的凹凸型面结构同样为呈点阵状分布的凸起和凹陷，以质子交换膜1的基准面为界，基准面的一侧表面均设置若干列凸起11，相邻列的凸起11之间错开设置，而基准面另一侧的表面均设置与凸起对应的凹陷。
 实施例三
如图9、10、11、12所示，本实施例与实施例一基本相同，其质子交换膜1的凹凸型面结构同样为呈点阵状分布的凸起和凹陷，以质子交换膜1的基准面为界，其基准面的两侧均设置凸起11和凹陷12，基准面同侧的凸起11和凹陷12间隔设置。不同之处在于：本实施例中的凸起11和凹陷12由框架式立体三角支撑构成。
实施例四
如图13、14、15、16所示，本实施例与实施例二基本相同，质子交换膜1的凹凸型面结构同样为呈点阵状分布的凸起和凹陷，以质子交换膜1的基准面为界，基准面的一侧表面均设置若干列凸起11，相邻列的凸起11之间错开设置，而基准面另一侧的表面均设置与凸起对应的凹陷。不同之处在于：本实施例中的凸起11由框架式立体三角支撑构成。
 上述质子交换膜凹凸型面结构中凹、凸起距质子交换膜基准面的高度为10~20um较佳。
 本领域技术人员应当了解，本实用新型中的质子交换膜的凹凸型面结构不仅仅局限于上述点阵状凸起和凹陷分布，也可以是整体呈现的波浪形或其他类似形式，这里就不再赘述。

Claims (4)

1.一种微观三维燃料电池膜电极，包括质子交换膜以及位于该质子交换膜两个表面且与质子交换膜表面相接触的电极，其特征在于：所述质子交换膜至少有一个表面采用凹凸型面结构；所述两个电极均采用能够与各自侧质子交换膜表面充分接触的仿形型面结构。
2.根据权利要求1所述的微观三维燃料电池膜电极，其特征在于：所述质子交换膜的凹凸型面结构为呈点阵状分布的凸起或凹陷。
3.根据权利要求1所述的微观三维燃料电池膜电极，其特征在于：所述质子交换膜的凹凸型面结构为整体呈现的波浪形。
4.根据权利要求1、2或3所述的微观三维燃料电池膜电极，其特征在于：所述凹凸型面结构中凹、凸起距质子交换膜基准面的高度为10~20um。
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