基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組。包括一個陽極聚合物單極端板、一個陰極聚合物單極端板、一個或一個以上聚合物雙極端板、金屬集電極和膜電極。兩個聚合物單極端板相對設(shè)置在電池組的兩端，兩個聚合物單極端板相對的兩個面上設(shè)置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設(shè)置有多個結(jié)構(gòu)完全相同的單元，電池組按照陽極聚合物單極端板、單片的金屬集電極、多個單元、單片的金屬集電極、陰極聚合物單極端板的順序串接，并通過螺栓固定。本實用新型結(jié)構(gòu)新穎，重量輕，安裝簡單，材料成本低，易加工，機械強度較高，是一種十分便利的便攜式電源。
【專利說明】基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的領(lǐng)域是直接甲醇燃料電池，具體涉及一種基于聚合物雙極端板的層疊式被動直接甲醇燃料電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]直接甲醇燃料電池(DMFC)作為一種微型便攜式能源，較高的比能量和能量轉(zhuǎn)化效率是其吸引人們的主要優(yōu)勢。同時固定的外部結(jié)構(gòu)和可隨時填充的液體燃料，也為用戶提供了便利條件，它結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)時間短，操作也很方便。相對于主動式直接甲醇燃料電池，被動式直接甲醇燃料電池不需要如泵、風扇等有源的輔助設(shè)備供給燃料，直接利用擴散和自然對流等原理對電池進行燃料供給，不但大大降低了電池系統(tǒng)的復(fù)雜性，有利于集成應(yīng)用，而且減少了寄生能量損失，提高了電池系統(tǒng)的能量密度。目前的被動式直接甲醇燃料電池組多為平面型結(jié)構(gòu)，由6節(jié)或少于6節(jié)單池集成，該結(jié)構(gòu)對于多節(jié)(大于10)的集成會受到使用空間的限制，集成度較低。并且傳統(tǒng)的聚合物鍍膜雙極板導(dǎo)電性差，難以滿足高功率輸出的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于聚合物雙極端板的層疊式被動直接甲醇燃料電池組，解決被動式直接甲醇燃料電池組無法多節(jié)集成以及聚合物鍍膜雙極板功率較低的問題。
[0004]基于聚合物雙極端板的層疊式被動直接甲醇燃料電池組，包括一個陽極聚合物單極端板、一個陰極聚合物單極端板、一個或一個以上聚合物雙極端板、金屬集電極和膜電極。兩個聚合物單極端板相對設(shè)置在電池組的兩端，兩個聚合物單極端板相對的兩個面上設(shè)置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設(shè)置有多個結(jié)構(gòu)完全相同的單元，每個單元包括四塊膠墊、兩塊膜電極、一塊聚合物雙極端板和一塊雙片金屬集電極，按膠墊、膜電極、膠墊、聚合物雙極端板、膠墊、膜電極、膠墊的順序連接，雙片金屬集電極設(shè)置在聚合物雙極端板的兩端；電池組按照陽極聚合物單極端板、單片的金屬集電極、多個單元、單片的金屬集電極、陰極聚合物單極端板的順序串接，并通過螺栓固定。
[0005]所述的聚合物雙極端板陽極側(cè)中心設(shè)置有正方形凹槽，陰極側(cè)設(shè)置有氣體進料溝槽；
[0006]所述的單片的金屬集電極為不銹鋼薄片，并開多個通孔以傳遞反應(yīng)物，
[0007]所述的雙片金屬集電極為兩塊相連且平行設(shè)置單片的金屬集電極，雙片金屬集電極為一體成型結(jié)構(gòu)；
[0008]所述的單片的金屬集電極和雙片金屬集電極進行濺射或化學(xué)鍍處理，涂層為Au、Pt 或 TiN ；
[0009]所述的陽極聚合物單極端板側(cè)面中心設(shè)置有正方形凹槽；
[0010]所述的陰極聚合物單極端板側(cè)面設(shè)置有氣體進料溝槽；
[0011]所述的陽極聚合物單極端板上的正方形凹槽和雙極端板陽極側(cè)中心設(shè)置有正方形凹槽的有效面積與膜電極的有效面積相同。
[0012]所述的聚合物雙極端板、陽極聚合物單極端板、陰極聚合物單極端板的材料為有機玻璃、ABS或工程塑料。
[0013]本實用新型的優(yōu)點在于:該電池組具有結(jié)構(gòu)新穎，重量輕，安裝簡單，材料成本低，易加工，機械強度較高等優(yōu)點，適用于便攜式電源應(yīng)用。層疊式的組裝設(shè)計，使得本電池組所占的體積較小，當節(jié)數(shù)較多的電池串聯(lián)時本結(jié)構(gòu)仍然適用。集電極的采用解決了傳統(tǒng)聚合物雙極板鍍金屬膜導(dǎo)電性不好，輸出性能低的問題。集電極的一體化也使得電池組整體的內(nèi)阻較低，有效的減少功率損失。該電池組采用全被動式進液方式，可以大大減小電池組系統(tǒng)的體積，不需要外接電源及輔助設(shè)備，具有快速啟動和較高功率輸出效性，是一種有效的便攜式電源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型電池組的爆炸圖；
[0015]圖2是聚合物雙極端板陽極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是聚合物雙極端板側(cè)視圖；
[0017]圖4是聚合物雙極端板陰極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是雙片金屬集電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本實用新型電池組組裝后效果圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖舉例對本實用新型作更詳細的描述:
[0021]如圖1所示，一種基于聚合物雙極端板的層疊式被動直接甲醇燃料電池組，包括一個陽極聚合物單極端板1、一個陰極聚合物單極端板6、一個或一個以上聚合物雙極端板、金屬集電極和膜電極。兩個聚合物單極端板相對設(shè)置在電池組的兩端，兩個聚合物單極端板相對的兩個面上設(shè)置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設(shè)置有多個結(jié)構(gòu)完全相同的單元，每個單元包括四塊膠墊2、兩塊膜電極3、一塊聚合物雙極端板4和一塊雙片金屬集電極5，按膠墊、膜電極、膠墊、聚合物雙極端板、膠墊、膜電極、膠墊的順序連接，雙片金屬集電極設(shè)置在聚合物雙極端板的兩端；
[0022]如圖2、圖3、圖4所示，所述的聚合物雙極端板陽極側(cè)中心設(shè)置有正方形凹槽，用于儲存甲醇水溶液，陰極側(cè)設(shè)置有氣體進料溝槽，用于獲取反應(yīng)氣體；陽極聚合物單極端板側(cè)面中心設(shè)置有正方形凹槽；陰極聚合物單極端板側(cè)面設(shè)置有氣體進料溝槽；
[0023]所述的單片的金屬集電極為不銹鋼薄片，并開多個通孔以傳遞反應(yīng)物；
[0024]如圖5所示，所述的雙片金屬集電極為兩塊相連且平行設(shè)置單片的金屬集電極，雙片金屬集電極為一體成型結(jié)構(gòu)；
[0025]所述的單片的金屬集電極和雙片金屬集電極表面鍍Au涂層；
[0026]所述的陽極聚合物單極端板上的正方形凹槽和雙極端板陽極側(cè)中心設(shè)置有正方形凹槽的有效面積與膜電極的有效面積相同。
[0027]如圖6所示，電池組按照陽極聚合物單極端板、單片的金屬集電極、多個單元、單片的金屬集電極、陰極聚合物單極端板的順序串接，并通過螺栓固定。
【權(quán)利要求】
1.基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:包括一個陽極聚合物單極端板、一個陰極聚合物單極端板、一個或一個以上聚合物雙極端板、金屬集電極和膜電極兩個聚合物單極端板相對設(shè)置在電池組的兩端，兩個聚合物單極端板相對的兩個面上設(shè)置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設(shè)置有多個結(jié)構(gòu)完全相同的單元，每個單元包括四塊膠墊、兩塊膜電極、一塊聚合物雙極端板和一塊雙片金屬集電極，按膠墊、膜電極、膠墊、聚合物雙極端板、膠墊、膜電極、膠墊的順序連接，雙片金屬集電極設(shè)置在聚合物雙極端板的兩端；電池組按照陽極聚合物單極端板、單片的金屬集電極、多個單元、單片的金屬集電極、陰極聚合物單極端板的順序串接，并通過螺栓固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的聚合物雙極端板陽極側(cè)中心設(shè)置有正方形凹槽，陰極側(cè)設(shè)置有氣體進料溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的單片的金屬集電極為不銹鋼薄片，并開多個通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的雙片金屬集電極為兩塊相連且平行設(shè)置單片的金屬集電極，雙片金屬集電極為一體成型結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的單片的金屬集電極和雙片金屬集電極進行濺射或化學(xué)鍍處理，涂層為Au、Pt 或 TiN。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的陽極聚合物單極端板側(cè)面中心設(shè)置有正方形凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的陰極聚合物單極端板側(cè)面設(shè)置有氣體進料溝槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的陽極聚合物單極端板上的正方形凹槽和雙極端板陽極側(cè)中心設(shè)置有正方形凹槽的有效面積與膜電極的有效面積相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚合物雙極端板層疊式被動直接甲醇燃料電池組，其特征在于:所述的聚合物雙極端板、陽極聚合物單極端板、陰極聚合物單極端板的材料為有機玻璃、ABS或工程塑料。
【文檔編號】H01M8/24GK203932216SQ201420290623
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】王路文, 王高峰 申請人:杭州電子科技大學(xué)