CN1976105A - 直接氧化燃料电池 - Google Patents

直接氧化燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN1976105A
CN1976105A CNA2006101606419A CN200610160641A CN1976105A CN 1976105 A CN1976105 A CN 1976105A CN A2006101606419 A CNA2006101606419 A CN A2006101606419A CN 200610160641 A CN200610160641 A CN 200610160641A CN 1976105 A CN1976105 A CN 1976105A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
cathod elements
direct oxidation
pore
oxidation fuel
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.)
Granted
Application number
CNA2006101606419A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1976105B (zh
Inventor
洪明子
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.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
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 Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN1976105A publication Critical patent/CN1976105A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1976105B publication Critical patent/CN1976105B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0265—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant the reactant or coolant channels having varying cross sections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04171—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal using adsorbents, wicks or hydrophilic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • 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

Abstract

本发明提供一种直接氧化燃料电池。该直接氧化燃料电池包括一或多个发电器，所述发电器具有膜电极组件以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与插在二者之间的所述膜电极组件的相应侧面紧密接触，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水。所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气。所述多个气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加。

Description

直接氧化燃料电池
技术领域
本发明涉及直接氧化燃料电池。
背景技术
可将液相燃料直接供给直接氧化燃料电池，然后直接氧化燃料电池可通过包含于燃料中的氢与分开供给的空气的电-化学反应来产生电能。
直接氧化燃料电池可具有被动型(passive type)和主动型(active type)，对于被动型直接氧化燃料电池，在独立于泵或吹送机的无负载下供给空气，而对于主动型直接氧化燃料电池，通过驱动泵或吹送机供给空气。
被动型直接氧化燃料电池包括膜电极组件(MEA)以及阳极板和阴极板，且阳极板和阴极板被设置为与插入二者之间的MEA的相应侧紧密接触。
阴极板包括使空气通过的多个气孔并暴露于大气中。这些气孔具有相同的直径并且穿过阴极板，且其直径的尺寸使得阴极板的导电性能够被保持。换句话说，阴极板被设置为与MEA紧密接触，同时保持基准接触面积，使得紧密接触MEA的接触面积不影响阴极板的导电性。
不过，常规的被动型直接氧化燃料电池在MEA中通过空气的还原反应而产生水蒸气，而且阴极板暴露于大气中，使得水蒸气接触相对低温的大气从而在阴极板的气孔中冷凝成水。这些冷凝水聚集在阴极板的气孔中，使得冷凝水由于表面张力的作用而阻塞气孔。
因此，在常规直接氧化燃料电池中，阴极板的气孔可被冷凝水阻塞，使得不能正常地供给大气中的空气。这样，整个燃料电池的效率和可靠性均下降。
为了解决上述问题，常规直接氧化燃料电池可被构造成使得阴极板的所有气孔的直径均增加。在这种情况下，阴极板与MEA的接触面积变得小于基准接触面积，使得电子不能正常地移动到阴极板。
因此，在常规直接氧化燃料电池中，在电子移动时产生的电势差就降低了。因而，电能的输出效率下降。
发明内容
根据本发明的各实施例，提供了直接氧化燃料电池，其中阴极板的导电性能够被保持，并且同时在所述阴极板的气孔中冷凝的水能够容易地被排出。
根据本发明的一方面，提供一种直接氧化燃料电池，其包括一或多个发电器，所述发电器具有MEA以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与插在二者之间的MEA的相应侧面紧密接触，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水。所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气。
所述多个气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向可以逐渐增加。
所述阴极构件的暴露于大气的暴露面积可以大于所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面的接触面积。
所述气孔可以包括第一部分和第二部分，其中第一部分形成在所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面并具有预定直径，第二部分从该第一部分延伸并具有沿朝向阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径。
所述气孔可以形成为锥形的形状。
所述阴极构件可以包括排水线路，所述排水线路在暴露于大气的暴露面上形成为将所述气孔相连的凹槽，以便排出在所述气孔中冷凝的水。
所述排水线路可以包括与所述气孔相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。
所述气孔可以包括第一部分和第二部分，其中第一部分具有预定直径并形成在所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面，第二部分从第一部分延伸并具有沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径。所述排水线路可以形成为将所述第二部分与其它的所述第二部分相连的凹槽。所述排水线路可以包括与所述第二部分相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。
所述阳极构件可以包括使所述燃料流过的流路，所述流路可以形成为曲折的形状。
所述阳极构件和阴极构件可以被构成为集流器，用于聚集具有与其相反极性的电流。
根据本发明的另一方面，所述阴极构件可以既包括多个气孔又包括排水线路，其中所述多个气孔可使大气中的空气流过，所述排水线路形成在暴露于大气的暴露面上，以便排出在所述气孔中冷凝的水。
在所述阴极构件既包括多个气孔又包括排水线路的情况下，所述阴极构件暴露于大气的所述暴露面积可与所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面的接触面积相同。
所述排水线路可以沿重力方向形成为凹槽，并将所述气孔与其它的所述气孔相连。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的直接氧化燃料电池结构的分解透视图；
图2是图1的装配结构的横截面图；
图3是图1中所示阴极构件的平面图；
图4是根据本发明第二实施例的直接氧化燃料电池结构的横截面图；
图5是根据本发明第三实施例的直接氧化燃料电池结构的分解透视图；
图6是图5的装配结构的横截面图；
图7是图5中所示阴极构件的平面图；以及
图8是根据本发明第四实施例的直接氧化燃料电池的阴极构件的平面图。
具体实施方式
参见图1和图2，直接氧化燃料电池100为发电系统，其通过燃料和氧的电-化学反应而产生电能并且向预定的电子设备输出所述电能。
直接氧化燃料电池100可以为采用常规被动型的直接甲醇燃料电池(DMFC)，其中诸如甲醇和乙醇的醇基燃料和大气中的空气可直接供给电池，以通过包含于燃料中的氢的氧化反应以及包含于空气中的氧的还原反应来产生电能。
更具体地说，根据本实施例的直接氧化燃料电池100包括一或多个发电单元90，通过燃料供给设备(未示出)或者通过燃料的毛细管作用或密度差向发电单元90供给燃料，和通过扩散和对流向发电单元90供给大气中的空气，发电单元90通过所述燃料的氧化反应和空气的还原反应而产生电能。
根据本实施例的直接氧化燃料电池100可以是发电单元90被置于一平面中的板型燃料电池。在附图中，根据本实施例的燃料电池100具有单个发电单元90。这是为了描述的方便而对附图的简化。可替换地，可依次设置多个发电单元90来构成根据本实施例的燃料电池100。
如上所述的直接氧化燃料电池100的发电单元90基本包括MEA 10以及阳极构件40和阴极构件60，其中阳极构件40和阴极构件60被设置为与插入二者之间的MEA 10的相应侧面紧密接触。
参见图2，第一电极层11形成在MEA 10的一侧，第二电极层12形成在MEA 10的另一侧，而膜13形成在第一电极层11与第二电极层12之间。阳极构件40被设置为与第一电极层11紧密接触，而阴极构件60被设置为与第二电极层12紧密接触。
通过阳极部分40将燃料供给第一电极层11。此外，在第一电极层11中，包含于所述燃料中的氢通过氧化反应而被分解为电子和氢离子。在膜13中，在第一电极层11中从氢中分离出的氢离子移动到第二电极层12。在第二电极层12中，从第一电极层11接收的电子和氢离子与通过阴极构件60所供给的氧起反应而产生水和热。
在本实施例中，阳极构件40由导电金属制成为板型，以便与MEA 10的第一电极层11紧密接触。在阳极构件40中，可对所述燃料进行分配，以便将燃料供给MEA 10的第一电极层11。此外，阳极构件40用作导体，使得在第一电极层11中从氢中分离出的电子移动到阴极构件60，这在下文中会有进一步地描述。
阳极构件40具有使燃料通过而流到第一电极层11的流路42。流路42形成在对应于MEA 10的第一电极层11的表面上成通道形状。流路42在阳极部分40的面对MEA 10的第一电极层11的所述一个面上，形成为以预定间隔分开的大致笔直的线路，所述线路的两端在交替位置相连接，使得流路42形成为曲折的形状。
此外，如上所述，阳极构件40用作电子可在其中移动到阴极构件60的导体。因此，阳极构件40可被构成为集流器41，用于聚集与阴极部分60的电流的极性相反的电流。
在本实施例中，阴极构件60暴露于大气中，并由导电金属制成板型，以便与MEA 10的第二电极层12紧密接触。对大气中的空气进行分配，以便通过扩散和对流并通过阴极构件60将空气供给MEA 10的第二电极层12。此外，阴极构件60用作导体，以便接收来自阳极构件40的电子。
为了向MEA 10的第二电极层12供给大气中的空气，阴极构件60具有多个气孔63，所述气孔在对应于MEA 10的第二电极层12的一侧贯穿阴极构件60的极板。
此外，如上所述，阴极构件60用作导体，用于接收来自阳极构件40的电子，使得阴极构件60可被构成为集流器61，用于收集与阳极构件40的电流的极性相反的电流。
在根据本实施例的具有上述构成的直接氧化燃料电池100工作时，可通过在MEA 10的第二电极层12中的氧的还原反应产生水蒸气。由于阴极构件60暴露于大气中，因而水蒸气接触相对低温的大气，从而在阴极构件60的气孔63中冷凝成水。
在直接氧化燃料电池100中，阴极构件60可被构成为，气孔63的直径沿从紧密接触MEA 10的接触面(A)(下文中，为了方便，用“第一表面”来表示)到暴露于大气的暴露面(B)(下文中，为了方便，用“第二表面”来表示)的方向增加。
因此，在气孔63中的像水滴一样的冷凝水能够容易地被排出，使得大气中的空气能够正常地被供给MEA 10的第二电极层12。更具体地说，在所述冷凝水被聚集到阴极构件60的气孔63中时，这些冷凝水由于表面张力的作用而阻塞气孔63。在这种情况下，大气中的空气不能通过气孔63而有效地供给MEA 10的第二电极层12。为了防止这种状况，使用了上述构成的阴极构件60。
在本实施例中，如图2和图3所示，阴极构件60的气孔63包括第一部分63a和第二部分63b，其中第一部分63a具有预定直径并形成在阴极构件60的紧密接触MEA 10的第二电极层12的第一表面(A)，而第二部分63b从第一部分63a延伸并具有沿朝向阴极构件60的暴露于大气的第二表面(B)的方向逐渐增加的直径。换句话说，阴极构件60的第一表面(A)的所述接触面大于阴极构件60的第二表面(B)的所述暴露面。
更具体地说，在阴极构件60中，气孔63的第一部分63a具有开口部分，所述开口部分具有预定直径并形成在阴极构件60的第一表面(A)，且第一部分63a以相同直径朝向第二表面(B)形成预定深度。另一方面，第二部分63b从第一部分63a延伸，并具有沿朝向阴极构件60的第二表面(B)方向逐渐增加的直径，且第二部分63b在阴极构件60的第二表面(B)形成其直径大于第一部分63a直径的开口部分。
因此，由于气孔63的第一部分63a具有常规的直径，阴极构件60在第一表面(A)上的接触面积与常规阴极构件的类似。第一表面(A)被设置为与MEA 10的第二电极层12紧密接触。由于阴极构件60中的气孔63的第二部分63b的直径沿从第一部分63a到第二表面(B)的方向逐渐增加，在第二部分63b处冷凝的水的表面张力降低，且这些冷凝水能够容易地被排出气孔63。因此，在本实施例中，可防止阴极构件60的气孔63被阻塞，使得大气中的空气能够通过气孔63正常地供给到MEA 10的第二电极层12。
现在将更详细地描述根据本发明该实施例的具有上述构成的直接氧化燃料电池100的操作。
首先，燃料沿阳极构件40的流路42流动，并被供给到MEA 10的第一电极层11。此后，在MEA 10的第一电极层11中，包含于燃料中的氢通过所述燃料的氧化反应被分解为电子和氢离子(质子)。所述氢离子通过MEA10的膜13移动到第二电极层12，所述电子不能穿过膜13而是通过阳极构件40移动到阴极构件60。
通过上述操作，根据本实施例的直接氧化燃料电池100可通过所述电子的运动产生电流，而且阳极构件40和阴极构件60可构成为用于聚集电流的集流器41和61，从而输出具有预定电势差的电能。
同时，大气中的空气通过扩散和对流而流过阴极构件60的气孔63，并被供给到MEA 10的第二电极层12。此后，在MEA 10的第二电极层12中，穿过膜13的氢离子、穿过阳极构件40的电子以及通过气孔63供给的空气可起反应而产生热和水。
由于阴极构件60的气孔63具有第一部分63a和第二部分63b，其中第一部分63a具有预定直径且形成在第一表面(A)，第二部分63b具有沿朝向第二表面(B)的方向逐渐增加的直径，所以在第二部分63b处冷凝的水的表面张力降低。这样，这些冷凝水能够容易地被排出气孔63。因此，根据本实施例的直接氧化燃料电池100能够防止阴极构件60的气孔63被所述冷凝水阻塞。这样，大气中的空气能够通过阴极构件60的气孔63被正常地供给到在MEA 10的第二电极层12。
尤其是，由于气孔63的第一部分63a，阴极构件60在第一表面(A)上的接触面积与常规阴极构件的类似。第一表面(A)被设置为与MEA 10的第二电极层12紧密接触。这样，能够保持可连续地连接第一电极层11与第二电极层12的导电性，并且在气孔63中冷凝的水能够通过上述操作容易地被排出。
图4是根据本发明第二实施例的直接氧化燃料电池结构的横截面图。
参见图4，根据本实施例的直接氧化燃料电池200包括阴极构件160，该阴极构件160具有气孔163，所述气孔的直径沿从第一表面(A)到第二表面(B)的方向逐渐增加，且所述气孔形成为锥形的形状。
更具体地说，阴极构件160的气孔163在第一表面(A)上提供有具有预定直径的第一开口部分163a，并在第二表面(B)提供有第二开口部分163b，且第二开口部分163b的直径相对大于第一开口部分163a的直径。第一开口部分163a与第二开口部分163b连通，以形成为锥形的形状。
因此，由于气孔163的第一开口部分163a，根据本实施例的阴极构件160在第一表面(A)上的接触面积与常规阴极构件的类似。第一表面(A)被设置为与MEA 110的第二电极层112紧密接触。由于阴极构件160的气孔163形成为锥形的形状，即气孔163的直径沿从第一表面(A)到第二表面(B)的方向逐渐增加，所以在第二开口部分163b处冷凝的水的表面张力降低，因而所述冷凝水能够容易地被排出气孔163。
由于根据本实施例的直接氧化燃料电池200的其它部件和操作与上述实施例中的燃料电池的相同，因而此处不再对其进行详细描述。
图5是根据本发明第三实施例的直接氧化燃料电池结构的分解透视图。图6是图5的装配结构的横截面图。图7是图5所示阴极构件的平面图。
参见图5、图6和图7，根据本实施例的直接氧化燃料电池300包括常规气孔263和阴极构件260，其中阴极构件260包括与气孔263相连的排出线路265。
气孔263沿从第一表面(A)到第二表面(B)的方向形成，且具有类似于常规气孔的相同直径。也就是说，阴极构件260可被构成为，接触MEA210的第二电极层212的第一表面(A)的接触面积与暴露于大气中的第二表面(B)的暴露面积相同。
更具体地说，气孔263包括在阴极构件260的第一表面(A)上的具有预定直径的第一开口部分263a，以及在阴极构件260的第二表面(B)上的第二开口部分263b，其中第二开口部分263b的直径与第一开口部分263a的直径相同，且第一开口部分263a与第二开口部分263b连通。
在本实施例中，排水线路265形成在阴极构件260的第二表面(B)上。排水线路265用作连接气孔263的第二部分263b的流路，且在第二开口部分263b处冷凝的水能够通过排水线路265容易地被排出。
更具体地说，如图5和图7所示，排水线路265形成为凹槽，所述凹槽在阴极构件260的第二表面(B)上将气孔263的第二开口部分263b彼此连接，且所述凹槽在阴极构件260直立放置时的沿重力方向形成。
排水线路265包括分支线路265a和汇合线路265b，其中分支线路265a从气孔263的第二开口部分263b分叉并向下倾斜形成，而汇合线路265b沿阴极构件260的竖直方向(所述重力方向)形成并与分支线路265a相连。
因此，由于气孔263的第一开口部分263a，阴极构件260在第一表面(A)上的接触面积与常规阴极构件的类似。第一表面(A)被设置为与MEA210的第二电极层212紧密接触。此外，阴极构件260包括排水线路265，所述排水线路265在第二表面(B)上将气孔263的第二开口部分263b彼此连接。这样，能够保持可连续地连接第一电极层211与第二电极层212的导电性，并且所述冷凝水能够通过排水线路265容易地被排出气孔263。
由于根据本实施例的直接氧化燃料电池300的其它部件和操作与上述实施例中的燃料电池的相同，此处不再对其进行详细描述。
图8是根据本发明第四实施例的直接氧化燃料电池的阴极构件的平面图。
参见图8，在本实施例中，直接氧化燃料电池300的阴极构件360包括如第一实施例中所述的气孔363，以及与气孔363相连的排水线路365。
气孔363具有与第一实施例中的气孔相同的结构，因此，此处不再对其进行详细描述。
在本实施例中，排水线路365形成为凹槽，所述凹槽在阴极构件360的第二表面(B)上将气孔363的第二部分363b连接起来。由于排水线路365的其它部件与第三实施例中的排水线路的相同，因此此处不再对其进行详细描述。
因此，阴极构件360可被构成为，气孔363的第二部分363b从第一部分363a而延伸，且第二部分363b的直径沿朝向第二表面(B)的方向逐渐增加。此外，阴极构件360包括将气孔363的第二部分363b彼此连接的排水线路365。因此，在第二部分363b处冷凝的水的表面张力降低，使得所述冷凝水能够通过排水线路365容易地被排出气孔363。
由于根据本实施例的所述直接氧化燃料电池的其它部件和操作与第一实施例中的燃料电池的相同，因此此处不再对其进行详细描述。
依照根据本发明各实施例的直接氧化燃料电池，阴极构件可保持使得导电性能够被维持的接触面积，且阴极构件被设置为紧密接触MEA。此外，该阴极构件被构成为，气孔中的冷凝水能够容易地被排出。这样，电能的输出效率可被保持，而且能够防止所述阴极构件的气孔被冷凝水阻塞。
因此，大气中的空气能够通过阴极构件的气孔而被正常地供给，从而大大提高整个燃料电池的效率和可靠性。
虽然对本发明的示例性实施例和修改示例进行了描述，但本发明并不局限于这些实施例和示例，而是在不偏离本发明的所附权利要求、详细说明以及附图的范围下，可以各种形式对本发明进行修改。因此，这些修改归属于本发明的范围。

Claims (16)

1、一种直接氧化燃料电池，包括一或多个发电器，每个发电器具有膜电极组件以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与所述膜电极组件的相应侧面紧密接触，所述膜电极组件被插在所述阳极构件与阴极构件之间，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水，
其中所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气；并且
其中所述气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加。
2、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述阴极构件暴露于大气的暴露面积大于所述阴极构件紧密接触所述膜电极组件的接触表面的接触面积。
3、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述气孔包括：
第一部分，其形成在所述阴极构件紧密接触所述膜电极组件的接触表面并且具有预定直径；和
第二部分，其从该第一部分延伸并具有沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径。
4、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述气孔是锥形的。
5、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述阴极构件包括排水线路，所述排水线路在暴露于大气的暴露面上形成为将所述气孔相连的凹槽，以便排出在所述气孔中冷凝的水。
6、如权利要求5所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路包括与所述气孔相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。
7、如权利要求5所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路沿重力方向形成。
8、如权利要求5所述的直接氧化燃料电池，其中所述气孔包括：
第一部分，其具有预定直径并形成在所述阴极构件紧密接触所述膜电极组件的接触表面；和
第二部分，其从所述第一部分延伸并具有沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径，并且
其中所述排水线路为将所述第二部分与其它所述第二部分相连的凹槽。
9、如权利要求8所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路包括与所述第二部分相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。
10、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述阳极构件包括使所述燃料流过的流路。
11、如权利要求10所述的直接氧化燃料电池，其中所述流路为曲折流路。
12、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述阳极构件和阴极构件被构成为集流器，用于聚集具有与其相反极性的电流。
13、一种直接氧化燃料电池，包括一或多个发电器，每个发电器具有膜电极组件以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与所述膜电极组件的相应侧面紧密接触，所述膜电极组件被插在所述阳极构件与阴极构件之间，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水，
其中所述阴极构件包括：多个气孔，大气中的空气可流过所述气孔；和排水线路，所述排水线路形成在暴露于大气的暴露面上，以便排出在所述气孔中冷凝的水。
14、如权利要求13所述的直接氧化燃料电池，其中所述阴极构件暴露于大气的暴露面积与所述阴极构件紧密接触所述膜电极组件的接触表面的接触面积相同。
15、如权利要求13所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路为沿重力方向形成的凹槽、并将所述气孔与其它所述气孔相连。
16、如权利要求13所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路包括与所述气孔相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。
CN2006101606419A 2005-11-29 2006-11-29 直接氧化燃料电池 Expired - Fee Related CN1976105B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050114771 2005-11-29
KR10-2005-0114771 2005-11-29
KR1020050114771A KR100728122B1 (ko) 2005-11-29 2005-11-29 직접 산화형 연료 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1976105A true CN1976105A (zh) 2007-06-06
CN1976105B CN1976105B (zh) 2010-06-02

Family

ID=37865861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006101606419A Expired - Fee Related CN1976105B (zh) 2005-11-29 2006-11-29 直接氧化燃料电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7662504B2 (zh)
EP (1) EP1791204B1 (zh)
JP (1) JP4842108B2 (zh)
KR (1) KR100728122B1 (zh)
CN (1) CN1976105B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593485A (zh) * 2011-01-12 2012-07-18 本田技研工业株式会社 燃料电池
CN106921008A (zh) * 2015-10-13 2017-07-04 三星电子株式会社 金属空气电池和金属空气电池装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100728789B1 (ko) * 2005-11-29 2007-06-19 삼성에스디아이 주식회사 직접 산화형 연료 전지
JP4628431B2 (ja) * 2007-01-09 2011-02-09 三星エスディアイ株式会社 直接メタノール燃料電池用ｃｏ２セパレータ
JP2010225473A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Toshiba Corp 燃料電池
JP2011119189A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Fujikura Ltd ダイレクトメタノール型燃料電池の水分量調整装置
DE102010023566A1 (de) * 2010-06-10 2011-12-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Brennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel
JP6079304B2 (ja) * 2013-02-28 2017-02-15 トヨタ車体株式会社 燃料電池のガス流路形成体及び燃料電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02234358A (ja) * 1989-03-07 1990-09-17 Nippon Soken Inc 燃料電池
US20030108731A1 (en) 2000-01-24 2003-06-12 Mercuri Robert Angelo Molding of fluid permeable flexible graphite components for fuel cells
US20040072055A1 (en) 2000-04-14 2004-04-15 Getz Matthew George Graphite article useful as a fuel cell component substrate
US6605379B1 (en) * 2000-11-03 2003-08-12 Grafttech Inc. Hydrophobic fuel cell electrode
US6521369B1 (en) * 2000-11-16 2003-02-18 Graftech Inc. Flooding-reducing fuel cell electrode
KR100700186B1 (ko) 2000-12-30 2007-03-27 주식회사 엘지이아이 연료전지 구동형 청소기
US20030039876A1 (en) * 2001-08-27 2003-02-27 Knights Shanna Denine Electrochemical fuel cell with fluid distribution layer having non-uniform perforations
JP4041961B2 (ja) * 2001-09-26 2008-02-06 ソニー株式会社 燃料電池，電気機器及び燃料電池の実装方法
US6890680B2 (en) * 2002-02-19 2005-05-10 Mti Microfuel Cells Inc. Modified diffusion layer for use in a fuel cell system
US6960402B2 (en) 2002-06-28 2005-11-01 Advanced Energy Technology Inc. Perforated cylindrical fuel cells
CA2411103A1 (en) * 2002-11-04 2004-05-04 Dupont Canada Inc. Electrically conductive composite plates including flow field for direct methanol air breating micro fuel cell applications
KR100649219B1 (ko) * 2005-09-28 2006-11-24 삼성에스디아이 주식회사 직접 산화형 연료 전지 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593485A (zh) * 2011-01-12 2012-07-18 本田技研工业株式会社 燃料电池
CN102593485B (zh) * 2011-01-12 2014-08-13 本田技研工业株式会社 燃料电池
CN106921008A (zh) * 2015-10-13 2017-07-04 三星电子株式会社 金属空气电池和金属空气电池装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1791204A2 (en) 2007-05-30
US20070122682A1 (en) 2007-05-31
EP1791204A3 (en) 2008-01-23
US7662504B2 (en) 2010-02-16
JP4842108B2 (ja) 2011-12-21
EP1791204B1 (en) 2012-02-15
KR20070056295A (ko) 2007-06-04
CN1976105B (zh) 2010-06-02
JP2007149690A (ja) 2007-06-14
KR100728122B1 (ko) 2007-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1976105A (zh) 直接氧化燃料电池
CN1185741C (zh) 带有基于直接注入液态水的冷却系统的燃料电池
CN1265485C (zh) 电化学装置
CN1181586C (zh) 用于高分子膜燃料电池的湿润装置
CN1790791A (zh) 控制直接甲醇燃料电池中水的流动和分布的方法
CN1536703A (zh) 高分子电解质型燃料电池
CN1976103A (zh) 直接氧化燃料电池
CN1921192A (zh) 用于燃料电池的膜电极组件
CN1685083A (zh) 电解工艺及设备
CN1881668A (zh) 直接供液燃料电池组
CN101065870A (zh) 燃料电池
CN1860636A (zh) 用在便携式装置中的燃料电池
CN1310367C (zh) 液体燃料供给型燃料电池
CN101030648A (zh) 燃料电池堆栈
CN1612390A (zh) 燃料电池及燃料电池用隔板
CN1674337A (zh) 燃料电池系统及其中使用的叠层
JP2006244715A (ja) 複合膜およびそれを用いた燃料電池
JP5176829B2 (ja) 燃料電池
JP2005116416A (ja) 燃料電池とこれに使用する膜電極接合体の製造方法
CN1682399A (zh) 液体燃料供给型燃料电池
CN1764000A (zh) 燃料电池系统及其排水装置
CN100337352C (zh) 燃料电池
CN1532970A (zh) 氢气再利用的混和燃料电池
CN1747210A (zh) 燃料电池系统及堆
CN1945889A (zh) 硅基平面型燃料电池组及其制作方法

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: 20100602

Termination date: 20161129

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee