CN212695190U - 一种燃料电池单极板及其燃料电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池单极板及其燃料电池电堆，包括可折叠的集流耳、分别与集流耳连接的阴极板和阳极板，阴极板和阳极板以集流耳镜像对称；所述阴极板和阳极板上均设有第一镂空流道。本实用新型采用一体式电极板可降低电堆内阻，降低电堆对气体供给量要求，提高电堆的比功率。

Description

一种燃料电池单极板及其燃料电池电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池单极板及其燃料电池电堆。

背景技术

直接液体燃料电池是将液体燃料(如甲醇、乙醇、二甲醚等)中的化学能直接转化为电能的一种电化学反应装置。由于直接液体燃料电池***避免了燃料重整及净化等复杂的结构，且燃料存储和携带方便，***结构相对简单，在便携式移动电源领域具有广阔的应用前景。

直接甲醇燃料电池(DMFC)是目前以液体燃料进料的燃料电池中研究最为广泛的一种。在DMFC工作过程中，燃料(甲醇水溶液)沿阳极极板的流场通道，经扩散层进入催化层，在阳极电催化剂的作用下发生电化学氧化反应，生成CO2、质子和电子，质子通过电解质膜传递至阴极区，电子通过外电路做功进入阴极区，与到达阴极催化层的氧气在电催化剂的作用下发生电化学还原反应生成水。电堆在整个燃料电池***中相当于“心脏”的作用，其性能是燃料电池性能的最核心指标。目前燃料电池发展态势是朝着更高比能量方向发展，所以提高燃料电堆的比能量对于燃料电池的发展有着至关重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于用于解决上述技术问题，提供一种燃料电池电堆单极板及其燃料电池电堆，本实用新型目的在于通过单极板的设计提高醇类燃料电池电堆比功率。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种燃料电池单极板，包括可折叠的集流耳、分别与集流耳连接的阴极板和阳极板，阴极板和阳极板以集流耳镜像对称；所述阴极板和阳极板上均设有第一镂空流道。通过第一镂空流道的设置反应物质可以通过一条流道为面对面设置的膜电极同时供料。原有单极板电堆是采用以镂空的覆铜板为基底，两片电极共用同一个极板，达到缩小电堆体积，提高电堆比功率的目的。本实用新型通过可折叠的集流耳的设计，使得普通的两块单极板设计成一块，可以降低电堆内阻，降低电堆对气体供给量要求，提高电堆的比功率。

作为优选，集流耳宽度为阴极板或阳极板宽度的1/8-1/4。流耳不能过宽或过窄，太窄了强度低容易折断，太宽了电阻大且不美观，通过上述技术方案的设计，使得集流耳在保证强度的基础上，电阻适当。

作为优选，第一镂空流道包括至少一条蜿蜒蛇形状的通道。

作为优选，单极板的材料为紫铜板或不锈钢板或钛板，单极板材料表面经过镀金或沉积碳工艺处理。

一种燃料电池电堆，包括所述单极板。

作为优选，还包括若干个膜电极、绝缘层、阴极集流板和阳极集流板，单极板安装在膜电极侧表面，相邻两单极板间设置有绝缘层，阴极集流板和阳极集流板设在燃料电池电堆两侧，阴极集流板和阳极集流板内侧设有膜电极；膜电极的阴极与相邻的膜电极的阴极面对面设置，膜电极的阳极与相邻的膜电极的阳极面对面设置；在相邻膜电极的阳极中间设置两组所述单极板的阳极板，在相邻膜电极的阴极中间设置两组所述单极板的阴极板；相邻阳极板或阴极板间均设置有绝缘层，绝缘层上设置第二镂空流道；第一镂空流道和第二镂空流道相互对应重叠，从而使反应物质可以通过一条流道为面对面设置的膜电极同时供料。

作为优选，堆叠后相邻的集流耳相互错开，错开的集流耳在燃料电池电堆的同侧或两侧。互相错开是指集流耳在空间上互相错开，不重叠。

作为优选，绝缘层为FR4或陶瓷或PTFE或PI或PEI或硅胶或氟橡胶。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型采用一体式电极板可降低电堆内阻，降低电堆对气体供给量要求，提高电堆的比功率。

附图说明

图1是单极板的结构示意图。

图2是燃料电池电堆的结构示意图。

图3是燃料电池电堆测试结果图。

图中：1、阴极板，2、阳极板，3、第一镂空流道，31、通道，4、集流耳，5、膜电极，6、绝缘层，7、阴极集流板，8、阳极集流板

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示，本实用新型一种燃料电池单极板，包括可折叠的集流耳4、分别与集流耳4连接的阴极板1和阳极板2，阴极板1和阳极板2以集流耳4镜像对称；所述阴极板1和阳极板2上均设有第一镂空流道3。集流耳4宽度为阴极板1或阳极板2宽度的1/8-1/4。第一镂空流道3包括至少一条蜿蜒蛇形状的通道31。单极板的材料为紫铜板或不锈钢板或钛板。

一种燃料电池电堆，包括所述的电极板。还包括若干个膜电极5、若干个绝缘层6、一阴极集流板7和一阳极集流板8，一单极板安装在一膜电极5侧表面，相邻两单极板间设置有一绝缘层6，一阴极集流板7和一阳极集流板8设在燃料电池电堆两侧，一阴极集流板7和一阳极集流板8内侧设有膜电极5；膜电极5的阴极与相邻的膜电极5的阴极面对面设置，膜电极5的阳极与相邻的膜电极5的阳极面对面设置；在相邻膜电极5的阳极中间设置两组所述单极板的阳极板2，在相邻膜电极5的阴极中间设置两组所述单极板的阴极板1；相邻阳极板2或阴极板1间均设置有绝缘层6，绝缘层6上设置第二镂空流道(图中未示出)；第一镂空流道3和第二镂空流道相互对应重叠。堆叠后相邻的集流耳4相互错开。绝缘层6为FR4或陶瓷或PTFE或PI或PEI或硅胶或氟橡胶。FR4或陶瓷或PTFE或PI或PEI或硅胶或氟橡胶均属于现有技术。

如图1所示，单极板沿图中所示集流耳上的虚线对折。

如图3所示，通过燃料电池电堆放电测试结果，本实用新型的一体式单极板由于内阻的减少，燃料电池电堆放电性能得到提升。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池单极板，其特征在于：包括可折叠的集流耳(4)、分别与集流耳(4)连接的阴极板(1)和阳极板(2)，阴极板(1)和阳极板(2)以集流耳(4)镜像对称；所述阴极板(1)和阳极板(2)上均设有第一镂空流道(3)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池单极板，其特征在于：集流耳(4)宽度为阴极板(1)或阳极板(2)宽度的1/8-1/4。

3.根据权利要求1所述的燃料电池单极板，其特征在于：第一镂空流道(3)包括至少一条蜿蜒蛇形状的通道(31)。

4.根据权利要求1所述的燃料电池单极板，其特征在于：单极板的材料为紫铜板或不锈钢板或钛板。

5.一种燃料电池电堆，其特征在于：包括如权利要求1-4所述的单极板。

6.根据权利要求5所述的燃料电池电堆，其特征在于：还包括若干个膜电极(5)、若干个绝缘层(6)、一阴极集流板(7)和一阳极集流板(8)，单极板安装在膜电极(5)侧表面，相邻两单极板间设置有绝缘层(6)，阴极集流板(7)和阳极集流板(8)设在燃料电池电堆两侧，阴极集流板(7)和阳极集流板(8)内侧设有膜电极(5)；膜电极(5)的阴极与相邻的膜电极(5)的阴极面对面设置，膜电极(5)的阳极与相邻的膜电极(5)的阳极面对面设置；在相邻膜电极(5)的阳极中间设置两组所述单极板的阳极板(2)，在相邻膜电极(5)的阴极中间设置两组所述单极板的阴极板(1)；相邻阳极板(2)或阴极板(1)间均设置有绝缘层(6)，绝缘层(6)上设置第二镂空流道；第一镂空流道(3)和第二镂空流道相互对应重叠。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆，其特征在于：堆叠后相邻的集流耳(4)相互错开。

8.根据权利要求5或6或7所述的燃料电池电堆，其特征在于：绝缘层(6)的材料为FR4或陶瓷或PTFE或PI或PEI或硅胶或氟橡胶。

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