專利名稱：直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃料電池裝置的改進(jìn)技術(shù)。確切地說(shuō)屬于直接甲醇聚合物膜燃料電池的雙極板改進(jìn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前用于研制開(kāi)發(fā)的直接甲醇聚合物膜燃料電池上的雙極板，其結(jié)構(gòu)延用了氫氧聚合物膜燃料電池的雙極板結(jié)構(gòu)，陰、陽(yáng)極結(jié)構(gòu)相同，如圖1和圖2所示。圖1為氫氧燃料電池陰極板結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為氫氧燃料電池陽(yáng)極板結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見(jiàn)，板的主要結(jié)構(gòu)是板的上下對(duì)角處開(kāi)設(shè)氫氣和氧氣的進(jìn)出口。板內(nèi)是溝通進(jìn)出口的溝槽，溝槽是由串聯(lián)的溝槽組群構(gòu)成，每組的溝槽組群又是由2～4條(大面積極板上可增加到10條)并聯(lián)的小溝槽組成。這樣的雙極板，特別是陽(yáng)極側(cè)的結(jié)構(gòu)適用于氫氧燃料電池，而用于直接甲醇燃料電池則顯現(xiàn)出不足之處。由于它不能快速、有效地排除甲醇在陽(yáng)極板產(chǎn)生的二氧化碳，影響了甲醇與催化劑層的接觸，致使甲醇利用率低，進(jìn)而降低電極陽(yáng)極表面的傳質(zhì)以及電池性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板。該雙極板能提高甲醇的利用率，促進(jìn)電極陽(yáng)極表面的傳質(zhì)，從而提高電池性能，并且加工容易，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
本實(shí)用新型是通過(guò)下述方案加以實(shí)現(xiàn)的。以石墨蠕蟲(chóng)為原料，通過(guò)模壓法制造而成的直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板。它的主要結(jié)構(gòu)是，板的兩側(cè)周邊壓制有密封凸緣。板的上下對(duì)角處開(kāi)設(shè)甲醇、氧氣或空氣的進(jìn)出口，板兩側(cè)內(nèi)設(shè)置溝通進(jìn)出口的串、并聯(lián)溝槽組及小溝槽，其特征在于，陰、陽(yáng)極板的溝槽橫截面呈溝槽底窄、溝槽口寬的楔型開(kāi)口，溝槽面積占極板工作面積的1/2～4/5。陽(yáng)極板的溝槽在離開(kāi)甲醇進(jìn)口的并聯(lián)溝槽組的每條梗條上至少開(kāi)設(shè)一個(gè)溝通相鄰兩條溝槽的缺口，相鄰兩條梗條上的缺口中心線不處于一條垂直線上，沿甲醇主體流動(dòng)方向依次錯(cuò)開(kāi)，相鄰兩個(gè)缺口距離為8～30mm。
上述溝槽深度為0.5～2.5mm，溝槽底寬度為1.0～3.0mm，溝槽口寬度為1.0～4.0mm，構(gòu)成溝槽的梗條底寬度為1.0～4.0mm，梗條頂寬度為1.0～3.0mm。
上述的缺口形狀為三角形開(kāi)口、矩形開(kāi)口、半圓形開(kāi)口。
上述的缺口深度可達(dá)槽深的1/4～1(即達(dá)梗條底面)的位置。
本實(shí)用新型由于改善了甲醇流經(jīng)的溝槽結(jié)構(gòu)，從而有利于產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w的排出，提高了甲醇的利用率，促進(jìn)了陽(yáng)極表面的傳質(zhì)，提高電池的性能，并且本實(shí)用新型加工制造容易，抗腐蝕性能好。


附圖1為氫氧燃料電池雙極板陰極板結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為氫氧燃料電池雙極板陽(yáng)極板結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本實(shí)用新型的雙極板截面結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為本實(shí)用新型的雙極板的陰極板結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本實(shí)用新型的雙極板的陽(yáng)極板結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1為密封凸緣，2為溝槽，3為梗條，4為氧氣或空氣進(jìn)口，5為甲醇液體出口，6為氧氣或空氣出口，7為甲醇液體進(jìn)口。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1、將石墨蠕蟲(chóng)放置在模具中，在常溫下，施加10～80MPa壓強(qiáng)使流場(chǎng)板完全成型，雙極板截面剖視如附圖3，包括成型所需的流道(溝槽橫截面為楔形)和進(jìn)出口以及密封凸緣等。
2、雙極板陽(yáng)極板流道的結(jié)構(gòu)如附圖5所示，條狀溝槽底寬為1.5mm，溝槽口寬為2.5mm，梗的底部寬為2.5mm，梗條的頂部寬為1.5mm。在甲醇液體的進(jìn)口7處有3條溝槽甲醇通道并聯(lián)，到另一邊后匯集，再進(jìn)入第二組的3條并聯(lián)的甲醇液體通道，如此每組3條并聯(lián)，各組之間串聯(lián)，直到甲醇液體的出口5處。從第二組開(kāi)始，各條狀溝槽中部連通，相鄰溝槽的連通孔沿流動(dòng)方向上彼此錯(cuò)開(kāi)15mm的距離。
3、雙極板陰極板流道的結(jié)構(gòu)如圖4所示，條狀溝槽寬為2mm，梗條為1mm，在氧氣的進(jìn)口4處4條通道并聯(lián)，到另一邊后匯集，再進(jìn)入第二組的3條并聯(lián)的通道，最后進(jìn)入第三組的2條并聯(lián)通道，直到氧氣的出口6處。
權(quán)利要求1.一種直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板，該雙極板以石墨蠕蟲(chóng)為原料，通過(guò)模壓法制造而成，它的主要結(jié)構(gòu)是，板的兩側(cè)周邊壓制有密封凸緣，板的上下對(duì)角處開(kāi)設(shè)甲醇、氧氣或空氣的進(jìn)出口，板兩側(cè)內(nèi)設(shè)置溝通進(jìn)出口的串、并聯(lián)溝槽組及小溝槽，其特征在于陰、陽(yáng)極板的溝槽橫截面呈溝槽底窄、溝槽口寬的楔型開(kāi)口，溝槽面積占極板工作面積的1/2～4/5，陽(yáng)極板的溝槽在離開(kāi)甲醇進(jìn)口的并聯(lián)溝槽組的每條梗條上至少開(kāi)設(shè)一個(gè)溝通相鄰兩條溝槽的缺口，相鄰兩條梗條上的缺口中心線不處于一條垂直線上，沿甲醇主體流動(dòng)方向依次錯(cuò)開(kāi)，相鄰兩個(gè)缺口距離為8～30mm。
2.按權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板，其特征在于溝槽深度為0.5～2.5mm，溝槽底寬度為1.0～3.0mm，溝槽口寬度為1.0～4.0mm，構(gòu)成溝槽的梗條底寬度為1.0～4.0mm，梗條頂寬度為1.0～3.0mm。
3.按權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板，其特征在于缺口形狀為三角形開(kāi)口、矩形開(kāi)口、半圓形開(kāi)口。
4.按權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板，其特征在于缺口深度可達(dá)槽深的1/4～1(即達(dá)梗條底面)的位置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直接甲醇燃料電池促進(jìn)甲醇利用的雙極板。該雙極板以石墨蠕蟲(chóng)為原料壓制而成,主要結(jié)構(gòu)是,板的兩側(cè)周邊壓制有密封凸緣,上下對(duì)角處開(kāi)設(shè)甲醇、氧氣或空氣的進(jìn)出口,兩側(cè)內(nèi)設(shè)置溝通進(jìn)出口的串、并聯(lián)溝槽組及小溝槽,其特征在于:陰、陽(yáng)極板的溝槽橫截面呈楔型開(kāi)口,溝槽面積占極板工作面積的1/2～4/5,陽(yáng)極板的溝槽在離開(kāi)甲醇進(jìn)口的并聯(lián)溝槽組的每條梗條上至少開(kāi)設(shè)一個(gè)溝通相鄰兩條溝槽的缺口,相鄰兩條梗條上的缺口中心線不處于一條垂直線上,沿甲醇主體流動(dòng)方向依次錯(cuò)開(kāi),相鄰兩個(gè)缺口距離為8～30mm。本實(shí)用新型可提高甲醇的利用率,促進(jìn)了陽(yáng)極表面的傳質(zhì),提高電池的性能,并且加工制造容易,抗腐蝕性能好。
文檔編號(hào)H01M4/86GK2514499SQ01279430
公開(kāi)日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者王宇新, 許莉, 張軍, 任茂斌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)