專利名稱：一種短時(shí)封閉式燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，具體涉及一種短時(shí)封閉式的燃料電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能源轉(zhuǎn)換裝置，其不受卡諾循環(huán)的限制，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、比能量比功率高、環(huán)境污染小噪聲低以及可靠性適應(yīng)性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)燃料電池技術(shù)備受各國(guó)以及各大企業(yè)的高度重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)最理想的清潔能源轉(zhuǎn)化裝置。所謂的短時(shí)封閉式燃料電池是指燃料電池中的氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板都只設(shè)置入口而不設(shè)置出口，即氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板出口處均封閉，在電池內(nèi)只一次性充入 一定量的氫氣，該氫氣可維持燃料電池短時(shí)發(fā)電的一種燃料電池。由于該燃料電池只是一次性短時(shí)發(fā)電，發(fā)熱量不大，因此不用設(shè)置冷卻流道，也不用設(shè)置燃料以及氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)，極大的簡(jiǎn)化了燃料電池系統(tǒng)。目前，燃料電池的燃料以及氧化劑流場(chǎng)大都采用傳統(tǒng)的平行流道、蛇形流道、交指型流道等，但采用這幾種流道的燃料電池在外力的沖擊下膜電極(MEA)極容易受到損壞，而圓點(diǎn)狀流道正好彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)，由于圓點(diǎn)狀流道流場(chǎng)有區(qū)別于傳統(tǒng)流道的流場(chǎng)，因此有必要建立新的流場(chǎng)板以及燃料電池結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)燃料電池在瞬時(shí)外力沖擊下其膜電極(MEA)易損壞的缺點(diǎn)，提供一種圓點(diǎn)狀流道的短時(shí)封閉式燃料電池。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種短時(shí)封閉式燃料電池，包括膜電極、氫氣流場(chǎng)板、空氣流場(chǎng)板、集流板、絕緣板及兩個(gè)端板；膜電極、氫氣流場(chǎng)板、空氣流場(chǎng)板、集流板、絕緣板以及一個(gè)端板均為圓環(huán)狀，另一端板為圓餅狀；氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板分別設(shè)置于膜電極兩側(cè)，兩個(gè)集流板分別設(shè)置在最外端的氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板外偵牝兩個(gè)絕緣板分別設(shè)置于兩個(gè)集流板外側(cè)，圓餅狀端板和圓環(huán)狀端板分別設(shè)置于兩個(gè)絕緣板外側(cè)，整個(gè)燃料電池結(jié)構(gòu)為圓柱狀；圓環(huán)狀氫氣流場(chǎng)板中空，內(nèi)環(huán)側(cè)壁均勻的分布有進(jìn)氣口，外環(huán)側(cè)壁封閉，與膜電極接觸的側(cè)面均勻分布有圓孔流道；圓環(huán)狀空氣流場(chǎng)板中空，外環(huán)側(cè)壁均勻的分布有進(jìn)氣口，內(nèi)環(huán)側(cè)壁封閉，與膜電極接觸的側(cè)面均勻分布有圓孔流道。本發(fā)明的短時(shí)封閉式燃料電池中，所述的氫氣流場(chǎng)板材料為金屬抗氫脆，抗腐蝕材料。本發(fā)明的短時(shí)封閉式燃料電池中，所述的空氣流場(chǎng)板材料為金屬抗氧化，抗腐蝕材料。本發(fā)明的短時(shí)封閉式燃料電池采用這種結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)
I.可以使燃料電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，短時(shí)封閉式燃料電池只需一次性充入一定量的氫氣和空氣，而不需要設(shè)置氫氣和空氣供應(yīng)系統(tǒng)，也不需設(shè)置冷卻系統(tǒng)，可大大簡(jiǎn)化了燃料電池系統(tǒng)，減少其占用空間。2.提高燃料電池的抗沖擊性，傳統(tǒng)的燃料電池采用的平行流道、蛇形流道、交指型流道，在外力沖擊時(shí)，其膜電極極容易受到損壞從而影響了燃料電池的性能，而采用圓點(diǎn)狀流道的燃料電池在受外力沖擊時(shí)，其膜電極所受到的剪切力要比傳統(tǒng)流道的燃料電池小，因而可以提高燃料電池的抗沖擊能力。3.本發(fā)明中氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板均為金屬結(jié)構(gòu),與石墨流場(chǎng)板相比金屬板延展性好，易加工，同時(shí)制作成本比較低，因此不僅可以降低制作成本，還能較容易的加工出厚度相對(duì)較薄的金屬板。下面通過(guò)附圖和實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的短時(shí)封閉式燃料電池結(jié)構(gòu)。


圖I本發(fā)明的短時(shí)封閉式燃料電池電堆示意圖 圖2A本發(fā)明的氫氣流場(chǎng)板有圓孔側(cè)面示意圖
圖2B本發(fā)明的氫氣流場(chǎng)板無(wú)圓孔側(cè)面示意圖 圖3A本發(fā)明的空氣流場(chǎng)板有圓孔側(cè)面示意圖 圖3B本發(fā)明的空氣流場(chǎng)板無(wú)圓孔側(cè)面示意圖 圖4A本發(fā)明的一個(gè)單節(jié)電池結(jié)構(gòu)示意圖 圖4B本發(fā)明的單節(jié)電池剖視圖
圖5A本發(fā)明的燃料電池電堆的一個(gè)圓餅狀端板結(jié)構(gòu)示意圖 圖5B本發(fā)明燃料電池電堆一個(gè)圓孔狀端板結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1_膜電極(MEA)，2-氫氣流場(chǎng)板，21-氫氣入口，22-氫氣流場(chǎng)板圓孔流道，23-氫氣流場(chǎng)板內(nèi)腔體，3-空氣流場(chǎng)板，31-空氣入口，32-空氣流場(chǎng)板圓孔流道，33-空氣流場(chǎng)板內(nèi)腔體，4-集流板，5-絕緣板，6-圓餅狀端板，7-圓環(huán)狀端板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明短時(shí)封閉式燃料電池的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，本發(fā)明的一種短時(shí)封閉式燃料電池包括膜電極I、氫氣流場(chǎng)板2、空氣流場(chǎng)板3、集流板4、絕緣板5、及其兩側(cè)的圓餅狀端板6和圓環(huán)狀端板7 ;氫氣流場(chǎng)板2和空氣流場(chǎng)板3分別設(shè)置于膜電極I兩側(cè)，且有圓孔側(cè)與膜電極I接觸，兩個(gè)集流板4分別設(shè)置在最外端的氫氣流場(chǎng)板2和空氣流場(chǎng)板3外側(cè)，兩個(gè)絕緣板5分別設(shè)置于兩個(gè)集流板4夕卜側(cè)，而圓餅狀端板6和圓環(huán)狀端板7分別設(shè)置于兩個(gè)絕緣板5外側(cè)，整個(gè)燃料電池結(jié)構(gòu)為圓柱狀。如圖2A、2B所示，氫氣流場(chǎng)板2為圓環(huán)狀中空，氫氣入口 21設(shè)置在圓環(huán)內(nèi)測(cè)，圓環(huán)外側(cè)封閉，與膜電極(MEA)接觸的一面均勻設(shè)置有氫氣流場(chǎng)板圓孔流道22，氫氣從入口 21進(jìn)入在氫氣流場(chǎng)板內(nèi)腔擴(kuò)散，通過(guò)氫氣流場(chǎng)板圓孔流道22進(jìn)入膜電極I參與反應(yīng)，氫氣流場(chǎng)板的另一面封閉。如圖3A、3B所示，空氣流場(chǎng)板3為圓環(huán)狀，中空，空氣入口 31設(shè)置在圓環(huán)外側(cè)，圓環(huán)內(nèi)測(cè)封閉，與膜電極I接觸的一面均勻設(shè)置有空氣流場(chǎng)板圓孔流道32，空氣從入口 31進(jìn)入在空氣流場(chǎng)板內(nèi)腔擴(kuò)散，通過(guò)空氣流場(chǎng)板圓孔流道32進(jìn)入膜電極I參與反應(yīng)，空氣流場(chǎng)板的另一面封閉。如圖4A、4B所示，氫氣流場(chǎng)板2、空氣流場(chǎng)板3以及膜電極I組成了一個(gè)單節(jié)電池，氫氣流場(chǎng)板2和空氣流場(chǎng)板3帶圓孔一面分別與膜電極貼合，氫氣和空氣分別通過(guò)氫氣流場(chǎng)板2和空氣流場(chǎng)板3的圓孔進(jìn)入膜電極I參與反應(yīng)。如圖5A、5B所示，端板7為圓環(huán)狀，氫氣從這一端板入口充入電堆后，隨即將此端 板入口封閉，另一端板6為圓餅狀，可以同時(shí)起到密封電堆內(nèi)的氫氣的作用?？諝鈩t從電堆的外圍通過(guò)空氣入口 32進(jìn)入電堆。
權(quán)利要求
1.一種短時(shí)封閉式燃料電池,其特征在于包括膜電極、氫氣流場(chǎng)板、空氣流場(chǎng)板、集流板、絕緣板及兩個(gè)端板；膜電極、氫氣流場(chǎng)板、空氣流場(chǎng)板、集流板、絕緣板以及一個(gè)端板均為圓環(huán)狀，另一端板為圓餅狀；氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板分別設(shè)置于膜電極兩側(cè)，兩個(gè)集流板分別設(shè)置在最外端的氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板外側(cè)，兩個(gè)絕緣板分別設(shè)置于兩個(gè)集流板外側(cè)，圓餅狀端板和圓環(huán)狀端板分別設(shè)置于兩個(gè)絕緣板外側(cè)，整個(gè)燃料電池結(jié)構(gòu)為圓柱狀；圓環(huán)狀氫氣流場(chǎng)板中空，內(nèi)環(huán)側(cè)壁均勻的分布有進(jìn)氣口，外環(huán)側(cè)壁封閉，與膜電極接觸的側(cè)面均勻分布有圓孔流道；圓環(huán)狀空氣流場(chǎng)板中空，外環(huán)側(cè)壁均勻的分布有進(jìn)氣口，內(nèi)環(huán)側(cè)壁封閉，與膜電極接觸的側(cè)面均勻分布有圓孔流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短時(shí)封閉式燃料電池，其特征在于所述的氫氣流場(chǎng)板材料為金屬抗氫脆，抗腐蝕材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短時(shí)封閉式燃料電池，其特征在于所述的空氣流場(chǎng)板材料為金屬抗氧化，抗腐蝕材料。
全文摘要
一種短時(shí)封閉式燃料電池，包括膜電極、氫氣流場(chǎng)板、空氣流場(chǎng)板、集流板、絕緣板及兩個(gè)端板；膜電極、氫氣流場(chǎng)板、空氣流場(chǎng)板、集流板、絕緣板及一個(gè)端板均為圓環(huán)狀，另一端板為圓餅狀；氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板分別在膜電極兩側(cè)，兩個(gè)集流板分別在最外端的氫氣流場(chǎng)板和空氣流場(chǎng)板外側(cè)，兩個(gè)絕緣板分別在兩個(gè)集流板外側(cè)，圓餅狀端板和圓環(huán)狀端板分別于兩個(gè)絕緣板外側(cè)，整個(gè)燃料電池結(jié)構(gòu)為圓柱狀；其氫氣流場(chǎng)板內(nèi)環(huán)側(cè)壁均布有進(jìn)氣口，外環(huán)側(cè)壁封閉，與膜電極接觸面均布有圓孔流道；空氣流場(chǎng)板外環(huán)側(cè)壁均布有進(jìn)氣口，內(nèi)環(huán)側(cè)壁封閉，與膜電極接觸面均布有圓孔流道。兩種流場(chǎng)板材料為金屬抗氧化，抗腐蝕材料。本發(fā)明的燃料電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗沖擊能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102832403SQ20121033080
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者涂正凱, 陳奔, 潘牧 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)