CN102299359B - 一种自呼吸醇类燃料电池 - Google Patents
一种自呼吸醇类燃料电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102299359B CN102299359B CN201110220772.2A CN201110220772A CN102299359B CN 102299359 B CN102299359 B CN 102299359B CN 201110220772 A CN201110220772 A CN 201110220772A CN 102299359 B CN102299359 B CN 102299359B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cathode plate
- drainage channel
- hole
- breathing
- communicated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
本发明提供一种自呼吸醇类燃料电池，以解决由于水导致阴极板的自呼吸通道容易堵塞的问题。它包括阴极极板及置于阴极极板外侧的夹具、置于阴极极板内侧的绝缘层，所述阴极极板上面设置用于“呼吸”的通孔，阴极极板上设置凹于阴极极板表面的排水沟道，所述排水沟道与通孔连通并置于通孔的下方；所述排水沟道设置在与夹具接近一侧的阴极极板表面。本发明可减少由于水导致的自呼吸通道的堵塞，更有利于水的排出，改善氧气的传质；同时，本发明还具有制作成本低，占用空间小，电池性能稳定性高的优点，利于推广应用。
Description
技术领域：
本发明属于质子交换膜燃料电池领域，具体涉及一种自呼吸式醇类燃料电池。
背景技术：
燃料电池是一种电化学的发电装置，通过电化学反应将持续供给的燃料和氧化剂的化学能连续不断地转化为电能。相对内燃机而言，它不受卡诺循环的限制，能量转化效率高；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物，二氧化碳的排放量也比常规放电厂少40％以上；相对蓄电池而言，燃料电池的能量密度和功率密度高，且无需等待充电。由于这些突出的优点，燃料电池技术的研究与开发备受各国政府与公司的关注，被认为是21世纪首选的、洁净的、高效的发电技术。燃料电池的研究与开发，不仅有利于能源工业和电池工业的发展，而且必将推动电子工业、材料工业、医疗通讯等领域的技术进步，对提高资源利用率和解决环境污染问题等国家战略需求具有重要意义。
直接醇类燃料电池使用甲醇、乙醇、二甲醚等作为燃料，具有燃料来源丰富、价格低廉、操作方便和易于小型化等优点，其阴极的反应物为氧气，反应产物为水。自呼吸式直接醇类燃料电池可以在常温下工作，不需要辅助设备，能提供便携式电源所需要的功率要求，因此适用于便携式电子产品。阴极板作为自呼吸式直接醇类燃料电池的关键组件之一，不仅起着收集阴极电流的作用，而且是阴极氧气与水的传输通道。空气中的氧气由阴极板的自呼吸通道经扩散进入电池内部参与反应；水由电池内部达到阴极自呼吸通道之后，依靠自然蒸发和重力排出。在电池运行过程中，特别是当大电流放电时，生成的水若未能及时排除，会造成自呼吸通道堵塞，从而阻碍了空气的传质，降低了电池的性能和稳定性。
发明内容：
本发明的目的是提供一种自呼吸醇类燃料电池，以解决由于水导致阴极板的自呼吸通道容易堵塞的问题。
所述目的是通过如下方案实现的：
一种自呼吸醇类燃料电池，包括阴极极板及置于阴极极板外侧的夹具、置于阴极极板内侧的绝缘层，所述阴极极板上面设置用于“呼吸”的通孔，阴极极板上设置凹于阴极极板表面的排水沟道，所述排水沟道与通孔连通并置于通孔的下方；所述排水沟道设置在与夹具接近一侧的阴极极板表面。
每个通孔的正下方连接一个竖直的排水沟道，所述竖直的排水沟道底端与公共排水沟道连通。
或者，通孔下方连接倾斜的排水沟道，相邻两个通孔的排水沟道连通；所述倾斜的排水沟道与竖直向下的公共排水沟道连通。
本发明具有以下优点：(1)本发明电池使用的阴极结构具有水的收集沟道，可以及时转移自呼吸通道内积聚的水，减少由于水导致的自呼吸通道的堵塞；(2)本发明所述的阴极结构与空气的接触面积很大，从而使水能够更快速的蒸发，更有利于水的排出，改善氧气的传质；(3)本发明所述阴极结构由于其高温特性，造成生成水的汽化速率加快，从而便于后续水的收集和排出。同时，本发明还具有制作成本低，占用空间小，电池性能稳定性高的优点，利于推广应用。
附图说明：
图1是本发明的结构分解示意图。
图2是实施例一所述阴极极板的反面(空气接触面)结构示意图。
图3是实施例一所述阴极极板正面(电极接触面)的结构示意图。
图4是实施例一所述单独的书钉状排水沟道结构示意图。
图5是实施例二所述阴极极板结构示意图。
图6是实施例三所述阴极极板结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。
实施例一：
图1～图4中：1--夹具；2--阴极极板；3--绝缘垫；4--膜电极；5--阳极极板；6-通孔；7-排水沟道。
本发明所述电池结构是由阳极极板、阴极极板、膜电极、绝缘层和夹具组成，参照图1，利用夹具将双极极板，绝缘层和膜电极夹在一起，就可作为一个完整的单电池。
本发明相对于现有技术的创新点在于改进了电池阴极极板的结构，采用此种阴极极板结构的燃料电池依然使用富氢物质(氢气，甲醇，乙醇等)作为燃料，氧气由大气直接供给。对于阴极极板的改进之处在于，在阴极极板上设置了凹于阴极极板表面的排水沟道，排水沟道与阴极极板上面的用于“呼吸”的通孔连通，并且排水沟道置于通孔的下方，以便水借重力由自呼吸通孔转移到排水沟道内。在通孔下方连接倾斜的排水沟道，并使相邻两个通孔的排水沟道连通，即形成如图4所示的书钉状排水沟道，电池阴极极板结构正面(电极接触面)与传统直孔式结构相同(如图3所示)，反面(空气接触面)则具有一定数量的书钉式通道与自呼吸圆孔相通并构成一个“书钉单元”(如图2所示)，电池工作时，空气经由阴极极板背面通孔进入，阴极氧气与电子、质子反应生成水，流入排水沟道中。与传统直孔式结构相比，本发明阴极极板的开孔率保持不变，但是增加了阴极水与空气的接触面积，从而使水能够更充分快速的蒸发及排出。本发明所述电池阴极板可以安装在支撑有机玻璃上，安装电池阴极的有机玻璃的四周有螺丝孔、每对边的两个螺丝孔的中间一个螺丝孔作为每两节单池电连接的螺丝出口、整体四个部分通过四周的螺丝拧紧固定。
实施例二：
图5中，8--公共排水沟道。
本实施例与实施例一的区别在于，“书钉单元”之间还由另一个书钉状通道相连，并且“书钉单元”还与竖直向下的公共排水沟道连通，如图5所示，具有可实现迅速将水排出的优点。
实施例三：
图6中，6-通孔；9--竖直排水沟道；10-公共排水沟道。
本实施例与前述实施例的区别在于，每个通孔的正下方连接一个竖直的排水沟道，参照图6，所述竖直的排水沟道底端与公共排水沟道连通。
本发明所述阴极极板上每个自呼吸通孔都可以与一条，两条，三条或更多条排水沟道相连，也可以根据需要确定沟道宽度、深度以及沟道间是否联通。每一排沟道的尺寸可以是均匀的，也可以是渐变的。
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种自呼吸醇类燃料电池，包括阴极极板及置于阴极极板外侧的夹具、置于阴极极板内侧的绝缘层，所述阴极极板上面设置用于“呼吸”的通孔，其特征在于：
阴极极板上设置凹于阴极极板表面的排水沟道，所述排水沟道与通孔连通并置于通孔的下方；
通孔下方连接倾斜的排水沟道，相邻两个通孔的排水沟道连通；
所述排水沟道设置在与夹具接近一侧的阴极极板表面；
所述排水沟道与竖直向下的公共排水沟道连通；
所述公共排水沟道不经过所述阴极极板上设置的通孔。
2.一种自呼吸醇类燃料电池，包括阴极极板及置于阴极极板外侧的夹具、置于阴极极板内侧的绝缘层，所述阴极极板上面设置用于“呼吸”的通孔，其特征在于：
阴极极板上设置凹于阴极极板表面的排水沟道，所述排水沟道与通孔连通并置于通孔的下方；
每个通孔的正下方连接一个竖直的排水沟道，所述竖直的排水沟道底端与公共排水沟道连通；
所述排水沟道设置在与夹具接近一侧的阴极极板表面；
所述公共排水沟道不经过所述阴极极板上设置的通孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110220772.2A CN102299359B (zh) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | 一种自呼吸醇类燃料电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110220772.2A CN102299359B (zh) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | 一种自呼吸醇类燃料电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102299359A CN102299359A (zh) | 2011-12-28 |
| CN102299359B true CN102299359B (zh) | 2014-03-12 |
Family
ID=45359626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110220772.2A Expired - Fee Related CN102299359B (zh) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | 一种自呼吸醇类燃料电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102299359B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103825031B (zh) * | 2014-03-18 | 2016-01-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种醇类燃料电池的自呼吸式阴极结构 |
| CN108767304B (zh) * | 2018-06-12 | 2021-03-23 | 武汉理工大学 | 一种排水性好的氢氧燃料电池堆 |
| CN113013446B (zh) * | 2021-03-02 | 2022-08-19 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种倾斜式燃料电池电堆的封装结构 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101540403A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-09-23 | 哈尔滨工业大学 | 直接醇类燃料电池的阴极流场板 |
| CN101867052A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-10-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种轮辐式自呼吸微型燃料电池及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080076005A1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-03-27 | Michel Bitton | Fuel cell fluid distribution system |
-
2011
- 2011-08-03 CN CN201110220772.2A patent/CN102299359B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101540403A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-09-23 | 哈尔滨工业大学 | 直接醇类燃料电池的阴极流场板 |
| CN101867052A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-10-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种轮辐式自呼吸微型燃料电池及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102299359A (zh) | 2011-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104393322B (zh) | 一种能够自主排水进气的燃料电池堆 | |
| CN102324533A (zh) | 基于多孔金属纤维板的自呼吸直接甲醇燃料电池单体 | |
| CN100416902C (zh) | 质子交换膜燃料电池交指-平行组合流场 | |
| CN102810688B (zh) | 一种可低温启动高温运行的燃料电池堆 | |
| CN102122717B (zh) | 氢氧质子交换膜燃料电池用带锥度的圆柱形膜电极 | |
| CN103367782B (zh) | 高电压离子交换膜燃料电池 | |
| CN101409357B (zh) | 基于金属双极板结构的被动式自呼吸直接甲醇燃料电池组 | |
| CN206789625U (zh) | 一种基于双极板的氢气燃料电池电堆 | |
| CN102299359B (zh) | 一种自呼吸醇类燃料电池 | |
| CN111613809A (zh) | 一种基于人体肋骨衍化的仿生学质子交换膜燃料电池结构 | |
| CN107221679A (zh) | 一种纳米复合材料制备的对称电极结构燃料电池 | |
| CN203907723U (zh) | 一种燃料电池建筑发电供暖系统 | |
| CN1327555C (zh) | 自呼吸空气的便携式电源 | |
| CN100550500C (zh) | 一种燃料电池组 | |
| CN204651400U (zh) | 一种固体氧化物燃料电池连接板阳极侧结构 | |
| EP2001072A3 (en) | Powdered Fuel Cell | |
| WO2015015046A1 (en) | High temperature cell arrangement and method | |
| CN101127407A (zh) | 水热自管理的便携式质子交换膜燃料电池堆 | |
| CN102810676B (zh) | 一种有利于减少冷却流体流动阻力的燃料电池导流极板 | |
| CN202308172U (zh) | 基于多孔金属纤维板的甲醇燃料电池单体 | |
| CN112259765A (zh) | 一种基于对称双阴极结构固体氧化物燃料电池电芯的电信号收集方法 | |
| CN202134612U (zh) | 一种有利于减少冷却流体流动阻力的燃料电池导流极板 | |
| CN203721827U (zh) | 一种具有补偿功能的燃料电池堆端板 | |
| CN203659991U (zh) | 一种新型燃料电池堆端板 | |
| CN103939969A (zh) | 一种燃料电池建筑发电供暖系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140312 |