CN2514499Y - 直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板 - Google Patents

直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板 Download PDF

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王宇新
许莉
张军
任茂斌
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Abstract

本实用新型公开了一种直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板。该双极板以石墨蠕虫为原料压制而成,主要结构是,板的两侧周边压制有密封凸缘,上下对角处开设甲醇、氧气或空气的进出口,两侧内设置沟通进出口的串、并联沟槽组及小沟槽,其特征在于:阴、阳极板的沟槽横截面呈楔型开口,沟槽面积占极板工作面积的1/2～4/5,阳极板的沟槽在离开甲醇进口的并联沟槽组的每条梗条上至少开设一个沟通相邻两条沟槽的缺口,相邻两条梗条上的缺口中心线不处于一条垂直线上,沿甲醇主体流动方向依次错开,相邻两个缺口距离为8～30mm。本实用新型可提高甲醇的利用率,促进了阳极表面的传质,提高电池的性能,并且加工制造容易,抗腐蚀性能好。

Description

直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板
                       技术领域
本实用新型属于燃料电池装置的改进技术。确切地说属于直接甲醇聚合物膜燃料电池的双极板改进技术。
                       背景技术
目前用于研制开发的直接甲醇聚合物膜燃料电池上的双极板，其结构延用了氢氧聚合物膜燃料电池的双极板结构，阴、阳极结构相同，如图1和图2所示。图1为氢氧燃料电池阴极板结构示意图。图2为氢氧燃料电池阳极板结构示意图。由图可见，板的主要结构是：板的上下对角处开设氢气和氧气的进出口。板内是沟通进出口的沟槽，沟槽是由串联的沟槽组群构成，每组的沟槽组群又是由2～4条(大面积极板上可增加到10条)并联的小沟槽组成。这样的双极板，特别是阳极侧的结构适用于氢氧燃料电池，而用于直接甲醇燃料电池则显现出不足之处。由于它不能快速、有效地排除甲醇在阳极板产生的二氧化碳，影响了甲醇与催化剂层的接触，致使甲醇利用率低，进而降低电极阳极表面的传质以及电池性能。
                       发明内容
本实用新型的目的在于提供一种直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板。该双极板能提高甲醇的利用率，促进电极阳极表面的传质，从而提高电池性能，并且加工容易，易于大规模工业化生产。
本实用新型是通过下述方案加以实现的。以石墨蠕虫为原料，通过模压法制造而成的直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板。它的主要结构是，板的两侧周边压制有密封凸缘。板的上下对角处开设甲醇、氧气或空气的进出口，板两侧内设置沟通进出口的串、并联沟槽组及小沟槽，其特征在于，阴、阳极板的沟槽横截面呈沟槽底窄、沟槽口宽的楔型开口，沟槽面积占极板工作面积的1/2～4/5。阳极板的沟槽在离开甲醇进口的并联沟槽组的每条梗条上至少开设一个沟通相邻两条沟槽的缺口，相邻两条梗条上的缺口中心线不处于一条垂直线上，沿甲醇主体流动方向依次错开，相邻两个缺口距离为8～30mm。
上述沟槽深度为0.5～2.5mm，沟槽底宽度为1.0～3.0mm，沟槽口宽度为1.0～4.0mm，构成沟槽的梗条底宽度为1.0～4.0mm，梗条顶宽度为1.0～3.0mm。
上述的缺口形状为三角形开口、矩形开口、半圆形开口。
上述的缺口深度可达槽深的1/4～1(即达梗条底面)的位置。
本实用新型由于改善了甲醇流经的沟槽结构，从而有利于产生的二氧化碳气体的排出，提高了甲醇的利用率，促进了阳极表面的传质，提高电池的性能，并且本实用新型加工制造容易，抗腐蚀性能好。
                       附图说明
附图1为氢氧燃料电池双极板阴极板结构示意图。
附图2为氢氧燃料电池双极板阳极板结构示意图。
附图3为本实用新型的双极板截面结构示意图。
附图4为本实用新型的双极板的阴极板结构示意图。
附图5为本实用新型的双极板的阳极板结构示意图。
附图中1为密封凸缘，2为沟槽，3为梗条，4为氧气或空气进口，5为甲醇液体出口，6为氧气或空气出口，7为甲醇液体进口。
                  具体实施方式
实施例
1、将石墨蠕虫放置在模具中，在常温下，施加10～80MPa压强使流场板完
全成型，双极板截面剖视如附图3，包括成型所需的流道(沟槽横截面
为楔形)和进出口以及密封凸缘等。
2、双极板阳极板流道的结构如附图5所示，条状沟槽底宽为1.5mm，沟槽
   口宽为2.5mm，梗的底部宽为2.5mm，梗条的顶部宽为1.5mm。在甲醇液
   体的进口7处有3条沟槽甲醇通道并联，到另一边后汇集，再进入第二
   组的3条并联的甲醇液体通道，如此每组3条并联，各组之间串联，直
   到甲醇液体的出口5处。从第二组开始，各条状沟槽中部连通，相邻沟
   槽的连通孔沿流动方向上彼此错开15mm的距离。
3、双极板阴极板流道的结构如图4所示，条状沟槽宽为2mm，梗条为1mm，
   在氧气的进口4处4条通道并联，到另一边后汇集，再进入第二组的3
   条并联的通道，最后进入第三组的2条并联通道，直到氧气的出口6处。

Claims (4)

1、一种直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板，该双极板以石墨蠕虫为原料，通过模压法制造而成，它的主要结构是，板的两侧周边压制有密封凸缘，板的上下对角处开设甲醇、氧气或空气的进出口，板两侧内设置沟通进出口的串、并联沟槽组及小沟槽，其特征在于：阴、阳极板的沟槽横截面呈沟槽底窄、沟槽口宽的楔型开口，沟槽面积占极板工作面积的1/2～4/5，阳极板的沟槽在离开甲醇进口的并联沟槽组的每条梗条上至少开设一个沟通相邻两条沟槽的缺口，相邻两条梗条上的缺口中心线不处于一条垂直线上，沿甲醇主体流动方向依次错开，相邻两个缺口距离为8～30mm。
2、按权利要求1所述的直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板，其特征在于：沟槽深度为0.5～2.5mm，沟槽底宽度为1.0～3.0mm，沟槽口宽度为1.0～4.0mm，构成沟槽的梗条底宽度为1.0～4.0mm，梗条顶宽度为1.0～3.0mm。
3、按权利要求1所述的直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板，其特征在于：缺口形状为三角形开口、矩形开口、半圆形开口。
4、按权利要求1和权利要求3所述的直接甲醇燃料电池促进甲醇利用的双极板，其特征在于：缺口深度可达槽深的1/4～1(即达梗条底面)的位置。
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