CN102832403B - 一种短时封闭式燃料电池 - Google Patents

一种短时封闭式燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102832403B
CN102832403B CN201210330801.5A CN201210330801A CN102832403B CN 102832403 B CN102832403 B CN 102832403B CN 201210330801 A CN201210330801 A CN 201210330801A CN 102832403 B CN102832403 B CN 102832403B
Authority
CN
China
Prior art keywords
field plate
plate
stream field
membrane electrode
flow field
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
Application number
CN201210330801.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102832403A (zh
Inventor
涂正凯
陈奔
潘牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201210330801.5A priority Critical patent/CN102832403B/zh
Publication of CN102832403A publication Critical patent/CN102832403A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102832403B publication Critical patent/CN102832403B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

一种短时封闭式燃料电池，包括膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板及两个端板；膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板及一个端板均为圆环状，另一端板为圆饼状；氢气流场板和空气流场板分别在膜电极两侧，两个集流板分别在最外端的氢气流场板和空气流场板外侧，两个绝缘板分别在两个集流板外侧，圆饼状端板和圆环状端板分别于两个绝缘板外侧，整个燃料电池结构为圆柱状；其氢气流场板内环侧壁均布有进气口，外环侧壁封闭，与膜电极接触面均布有圆孔流道；空气流场板外环侧壁均布有进气口，内环侧壁封闭，与膜电极接触面均布有圆孔流道。两种流场板材料为金属抗氧化，抗腐蚀材料。本发明的燃料电池结构简单，抗冲击能力强。

Description

一种短时封闭式燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池，具体涉及一种短时封闭式的燃料电池结构。
背景技术
燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的能源转换装置，其不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、比能量比功率高、环境污染小噪声低以及可靠性适应性强等突出优点。近年来燃料电池技术备受各国以及各大企业的高度重视，被认为是21世纪最理想的清洁能源转化装置。
所谓的短时封闭式燃料电池是指燃料电池中的氢气流场板和空气流场板都只设置入口而不设置出口，即氢气流场板和空气流场板出口处均封闭，在电池内只一次性充入一定量的氢气，该氢气可维持燃料电池短时发电的一种燃料电池。由于该燃料电池只是一次性短时发电，发热量不大，因此不用设置冷却流道，也不用设置燃料以及氧化剂供应系统，极大的简化了燃料电池系统。
目前，燃料电池的燃料以及氧化剂流场大都采用传统的平行流道、蛇形流道、交指型流道等，但采用这几种流道的燃料电池在外力的冲击下膜电极（MEA）极容易受到损坏，而圆点状流道正好弥补了这个缺点，由于圆点状流道流场有区别于传统流道的流场，因此有必要建立新的流场板以及燃料电池结构。
发明内容
本发明的目的在于针对燃料电池在瞬时外力冲击下其膜电极（MEA）易损坏的缺点，提供一种圆点状流道的短时封闭式燃料电池。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种短时封闭式燃料电池，包括：膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板及两个端板；膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板以及一个端板均为圆环状，另一端板为圆饼状；氢气流场板和空气流场板分别设置于膜电极两侧，两个集流板分别设置在最外端的氢气流场板和空气流场板外侧，两个绝缘板分别设置于两个集流板外侧，圆饼状端板和圆环状端板分别设置于两个绝缘板外侧，整个燃料电池结构为圆柱状；圆环状氢气流场板中空，内环侧壁均匀的分布有进气口，外环侧壁封闭，与膜电极接触的侧面均匀分布有圆孔流道；圆环状空气流场板中空，外环侧壁均匀的分布有进气口，内环侧壁封闭，与膜电极接触的侧面均匀分布有圆孔流道。
本发明的短时封闭式燃料电池中，所述的氢气流场板材料为金属抗氢脆，抗腐蚀材料。
    本发明的短时封闭式燃料电池中，所述的空气流场板材料为金属抗氧化，抗腐蚀材料。
本发明的短时封闭式燃料电池采用这种结构具有如下优点：
1.可以使燃料电池结构简化，短时封闭式燃料电池只需一次性充入一定量的氢气和空气，而不需要设置氢气和空气供应系统，也不需设置冷却系统，可大大简化了燃料电池系统，减少其占用空间。
2.提高燃料电池的抗冲击性，传统的燃料电池采用的平行流道、蛇形流道、交指型流道，在外力冲击时，其膜电极极容易受到损坏从而影响了燃料电池的性能，而采用圆点状流道的燃料电池在受外力冲击时，其膜电极所受到的剪切力要比传统流道的燃料电池小，因而可以提高燃料电池的抗冲击能力。
3.本发明中氢气流场板和空气流场板均为金属结构，与石墨流场板相比金属板延展性好，易加工，同时制作成本比较低，因此不仅可以降低制作成本，还能较容易的加工出厚度相对较薄的金属板。
下面通过附图和实施方式进一步详细说明本发明的短时封闭式燃料电池结构。
附图说明
图1  本发明的短时封闭式燃料电池电堆示意图
图2A 本发明的氢气流场板有圆孔侧面示意图
图2B 本发明的氢气流场板无圆孔侧面示意图
图3A 本发明的空气流场板有圆孔侧面示意图
图3B 本发明的空气流场板无圆孔侧面示意图
图4A 本发明的一个单节电池结构示意图
图4B 本发明的单节电池剖视图
图5A 本发明的燃料电池电堆的一个圆饼状端板结构示意图
图5B 本发明燃料电池电堆一个圆孔状端板结构示意图
    图中：1-膜电极（MEA），2-氢气流场板，21-氢气入口，22-氢气流场板圆孔流道，23-氢气流场板内腔体，3-空气流场板，31-空气入口，32-空气流场板圆孔流道，33-空气流场板内腔体，4-集流板，5-绝缘板，6-圆饼状端板，7-圆环状端板。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本发明短时封闭式燃料电池的结构。
如图1所示，本发明的一种短时封闭式燃料电池包括：膜电极1、氢气流场板2、空气流场板3、集流板4、绝缘板5、及其两侧的圆饼状端板6和圆环状端板7；氢气流场板2和空气流场板3分别设置于膜电极1两侧，且有圆孔侧与膜电极1接触，两个集流板4分别设置在最外端的氢气流场板2和空气流场板3外侧，两个绝缘板5分别设置于两个集流板4外侧，而圆饼状端板6和圆环状端板7分别设置于两个绝缘板5外侧，整个燃料电池结构为圆柱状。
如图2A、2B所示，氢气流场板2为圆环状中空，氢气入口21设置在圆环内测，圆环外侧封闭，与膜电极（MEA）接触的一面均匀设置有氢气流场板圆孔流道22，氢气从入口21进入在氢气流场板内腔扩散，通过氢气流场板圆孔流道22进入膜电极1参与反应，氢气流场板的另一面封闭。
如图3A、3B所示，空气流场板3为圆环状，中空，空气入口31设置在圆环外侧，圆环内测封闭，与膜电极1接触的一面均匀设置有空气流场板圆孔流道32，空气从入口31进入在空气流场板内腔扩散，通过空气流场板圆孔流道32进入膜电极1参与反应，空气流场板的另一面封闭。
如图4A、4B所示，氢气流场板2、空气流场板3以及膜电极1组成了一个单节电池，氢气流场板2和空气流场板3带圆孔一面分别与膜电极贴合，氢气和空气分别通过氢气流场板2和空气流场板3的圆孔进入膜电极1参与反应。
如图5A、5B所示，端板7为圆环状，氢气从这一端板入口充入电堆后，随即将此端板入口封闭，另一端板6为圆饼状，可以同时起到密封电堆内的氢气的作用。空气则从电堆的外围通过空气入口32进入电堆。

Claims (3)

1.一种短时封闭式燃料电池，其特征在于包括：膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板及两个端板；膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板以及一个端板均为圆环状，另一端板为圆饼状；氢气流场板和空气流场板分别设置于膜电极两侧，两个集流板分别设置在最外端的氢气流场板和空气流场板外侧，两个绝缘板分别设置于两个集流板外侧，圆饼状端板和圆环状端板分别设置于两个绝缘板外侧，整个燃料电池结构为圆柱状；圆环状氢气流场板中空，内环侧壁均匀的分布有进气口，外环侧壁封闭，与膜电极接触的侧面均匀分布有圆孔流道；圆环状空气流场板中空，外环侧壁均匀的分布有进气口，内环侧壁封闭，与膜电极接触的侧面均匀分布有圆孔流道。
2.根据权利要求1所述的短时封闭式燃料电池,其特征在于：所述的氢气流场板材料为金属抗氢脆，抗腐蚀材料。
3. 根据权利要求1所述的短时封闭式燃料电池,其特征在于：所述的空气流场板材料为金属抗氧化，抗腐蚀材料。
CN201210330801.5A 2012-09-10 2012-09-10 一种短时封闭式燃料电池 Expired - Fee Related CN102832403B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210330801.5A CN102832403B (zh) 2012-09-10 2012-09-10 一种短时封闭式燃料电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210330801.5A CN102832403B (zh) 2012-09-10 2012-09-10 一种短时封闭式燃料电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102832403A CN102832403A (zh) 2012-12-19
CN102832403B true CN102832403B (zh) 2014-12-03

Family

ID=47335434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210330801.5A Expired - Fee Related CN102832403B (zh) 2012-09-10 2012-09-10 一种短时封闭式燃料电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102832403B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1267923A (zh) * 1999-03-17 2000-09-27 苏舍赫克希斯公司 在电池堆的外周边带有后燃烧的燃料电池组
CN101847733A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 索尼公司 燃料电池、燃料电池系统及电子设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1267923A (zh) * 1999-03-17 2000-09-27 苏舍赫克希斯公司 在电池堆的外周边带有后燃烧的燃料电池组
CN101847733A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 索尼公司 燃料电池、燃料电池系统及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN102832403A (zh) 2012-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102832399B (zh) 一种圆环形燃料电池双极板
CN100595957C (zh) 金属薄板成形的质子交换膜燃料电池双极板
CN101355177B (zh) 一种双层连接体平板固体氧化物燃料电池堆
CN101022171A (zh) 离子交换膜燃料电池双极板及其应用
CN100416902C (zh) 质子交换膜燃料电池交指-平行组合流场
CN102122717B (zh) 氢氧质子交换膜燃料电池用带锥度的圆柱形膜电极
CN109841864A (zh) 一种质子交换膜燃料电池双极板立体化流场
CN101599549B (zh) 基于金属极板的自呼吸直接甲醇燃料电池系统与制备方法
CN100550500C (zh) 一种燃料电池组
CN111370726B (zh) 一种燃料电池径向流场结构
CN106602100B (zh) 新型燃料电池流场板
CN102832403B (zh) 一种短时封闭式燃料电池
CN102110838B (zh) 一种质子交换膜燃料电池电堆
CN114744233B (zh) 一种双极板及燃料电池
CN203707257U (zh) 一种质子交换膜燃料电池的阴极结构
CN110010921A (zh) 一种变截面燃料电池流场板
CN102299359B (zh) 一种自呼吸醇类燃料电池
CN103441285A (zh) 一种圆形燃料电池双极板
CN109980241B (zh) 液体燃料电池中具有太极图状流场结构双极板及设计方法
CN101771151A (zh) 氢氧质子交换膜燃料电池用圆柱形膜电极
CN109980242A (zh) 液体燃料电池中具有竖琴状流场结构双极板及设计方法
CN101101991B (zh) 离子交换膜燃料电池流场板
CN215184078U (zh) 一种燃料电池双极板及其电池电堆
CN111326763A (zh) 一种类蜂巢形流场的金属双极板
CN201247792Y (zh) 质子交换膜燃料电池集流板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141203

Termination date: 20150910

EXPY Termination of patent right or utility model