專利名稱：直接甲醇燃料電池塑料雙極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種燃料電池雙極板，特別是采用雙向流道設(shè)計，表面有金屬鍍層的塑料雙極板。
背景技術(shù)：
直接甲醇燃料電池是一種能夠?qū)⒓状技把趸瘎┑幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。本實用新型專利所述的直接甲醇燃料電池，是指將液態(tài)甲醇在室溫到80℃的溫度范圍內(nèi)在陽極上發(fā)生電催化氧化反應(yīng)，生成CO2和氫離子，并釋放出電子；電子通過外電路傳導(dǎo)到陰極，與通過質(zhì)子交換膜擴(kuò)散到陰極的氫離子共同將氧氣在陰極表面進(jìn)行電催化還原反應(yīng)，生成水。
直接甲醇燃料電池是從質(zhì)子交換膜燃料電池演化過來的一種能量轉(zhuǎn)化裝置(除了所采用的燃料不同外，其他部件材料及電堆結(jié)構(gòu)與質(zhì)子交換膜燃料電池均基本相同)，因此，在直接甲醇燃料電池運(yùn)行過程中就產(chǎn)生了一些新問題，比如催化劑活性較低、甲醇容易穿過質(zhì)子交換膜滲透到陰極、電堆的重量較高等。鑒于甲醇具有來源豐富、價格便宜、毒性小、在常溫下為液體，易于攜帶和儲存等優(yōu)點(diǎn)，直接甲醇燃料電池特別適用于小型便攜式產(chǎn)品配套市場。而對于小型直接甲醇燃料電池來說，作為流體與電子的傳輸載體，雙極板的結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計決定了反應(yīng)物和生成物在流道內(nèi)的流動狀態(tài)、濃度分布以及電堆重量，從而使雙極板成為影響直接甲醇燃料電池性能的關(guān)鍵部件。
目前，直接甲醇燃料電池仍沿用質(zhì)子交換膜燃料電池的石墨雙極板或金屬雙極板(如鎳基合金、鐵基合金等)，但這兩種雙極板存在以下缺點(diǎn)1)重量較重，加工工藝復(fù)雜，成品率低，價格昂貴；2)較難實現(xiàn)流體入口處的有效密封。
另外，現(xiàn)有直接甲醇燃料電池雙極板的流道設(shè)計目前也沿用質(zhì)子交換膜燃料電池的單向流道設(shè)計，采用這種設(shè)計加工而成的雙極板往往造成流體入口處濃度與出口處濃度存在較大偏差，使甲醇濃度出現(xiàn)不均勻分布，從而進(jìn)一步影響直接甲醇燃料電池的輸出性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種重量輕、易于加工、成品率高、價格低廉，便于實現(xiàn)流體出入口處的有效密封以及較均勻甲醇濃度分布的直接甲醇燃料電池塑料雙極板。
本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)在矩形基板的兩側(cè)設(shè)有與進(jìn)、出口相通的流道，改進(jìn)之處是所述基板為塑料板，可采用聚乙稀、聚丙稀、ABS樹酯或酚醛樹酯等塑料板，表面有導(dǎo)電金屬層，所述流道為雙向?qū)ΨQ分布，所述進(jìn)、出口是垂直于流道平面的通孔，通孔的一端有凸臺，另一端有與凸臺密封配合的凹槽。
上述塑料板表面的導(dǎo)電金屬層有三層，最里層為銅、鎳、鐵或其二元合金層，中間為鎳、鐵或鎳鐵合金層，最外層為Ni-Sic、Ni-Wc或Ni-SiO2復(fù)合層。每層導(dǎo)電金屬層的厚度為3～36μm。所述凸臺的外緣套有密封圈。基板四周側(cè)面上設(shè)有貫通基板縱、橫方向的排熱孔，該排熱孔與流道相隔離。
本實用新型由于采用了以上技術(shù)方案，即采用塑料作為直接甲醇燃料電池雙極板的基體材料，并在所述塑料雙極板基體材料上電沉積或化學(xué)鍍了3～36um厚度的三層導(dǎo)電金屬來實現(xiàn)導(dǎo)流板的電子傳輸功能，直接甲醇燃料電池雙極板的重量比現(xiàn)行石墨雙極板的降低了約20％～50％，價格降為石墨雙極板的10％左右，還能較好地實現(xiàn)批量生產(chǎn)。本實用新型還可通過流體進(jìn)出口處的高度為0.8～1.5mm的凸臺設(shè)計配合密封圈以及凸臺背面的凹槽設(shè)計較好地實現(xiàn)流體傳輸?shù)拿芊庑浴１緦嵱眯滦瓦€在所述的直接甲醇燃料電池塑料雙極板上設(shè)有雙向?qū)ΨQ流道，從而提高流體濃度的均一性分布。此外，本實用新型還在所述的直接甲醇燃料電池塑料雙極板的四個側(cè)面上設(shè)有排熱孔，從而達(dá)到較好的散熱效果。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1的左視圖；圖4是圖1中B-B剖面圖；圖5是圖1中A-A局部剖面放大圖。
具體實施方式
如圖，矩形基板1的兩側(cè)設(shè)有雙向?qū)ΨQ流道2，基板采用聚乙烯塑料板，表面有三層電鍍層3，第一層化學(xué)鍍銅，厚3μm，第二層鍍鎳，厚30μm，第三層為Ni-SiO2復(fù)合電鍍層，厚20μm。流道的進(jìn)出口為通孔，通孔一端有凸臺4，另一端有與凸臺密封配合的凹槽5，凸臺外緣有密封圈6?；逅闹軅?cè)面上設(shè)有貫通基板縱、橫方向的排熱孔7，該排熱孔與流道相隔離。
權(quán)利要求1.一種直接甲醇燃料電池塑料雙極板，在矩形基板的兩側(cè)設(shè)有與進(jìn)、出口相通的流道，其特征是所述基板為塑料板，表面有導(dǎo)電金屬層，所述流道為雙向?qū)ΨQ分布，所述進(jìn)、出口是垂直于流道平面的通孔，通孔的一端有凸臺，另一端有與凸臺密封配合的凹槽。
2.按權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池塑料雙極板，其特征是塑料板表面的導(dǎo)電金屬層有三層，最里層為銅、鎳、鐵或其二元合金層，中間為鎳、鐵或鎳鐵合金層，最外層為Ni-Sic、Ni-Wc或Ni-SiO2復(fù)合層。
3.按權(quán)利要求2所述的直接甲醇燃料電池塑料雙極板，其特征是每層導(dǎo)電金屬層的厚度為3～36μm。
4.按權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池塑料雙極板，其特征是所述凸臺的外緣套有密封圈。
5.按權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池塑料雙極板，其特征是基板四周側(cè)面上設(shè)有貫通基板縱、橫方向的排熱孔，該排熱孔與流道相隔離。
專利摘要一種直接甲醇燃料電阻塑料雙極板，以聚乙烯、ABS等塑料為基體，表面電鍍或化學(xué)鍍?nèi)龑雍?～36μm的導(dǎo)電金屬層。極板兩側(cè)設(shè)有與進(jìn)出口相通的雙向?qū)ΨQ分布的流道，進(jìn)出口為通孔，其一端有凸臺，另一端有與凸臺密封配合的凹槽。基體四周側(cè)面上有貫通縱橫方向的排熱孔，該排熱孔與流道相隔離。本實用新型重量輕，易于加工，成品率高，成本低，便于實現(xiàn)流體濃度的均勻分布和進(jìn)出口處的有效密封，且有很好的散熱效果。
文檔編號H01M4/86GK2580609SQ02257928
公開日2003年10月15日 申請日期2002年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者佘沛亮, 胡信國, 孫延先, 劉晶華, 陳丹 申請人:江蘇隆源雙登電源有限公司