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置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設置有多個結構完全相同的單元，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。本實用新型結構新穎，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
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的領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】
[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化效率是其吸引人們的主要優(yōu)勢。同時固定的外部結構和可隨時填充的液體燃料，也為用戶提供了便利條件，它結構簡單，響應時間短，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)的復雜性，有利于集成應用，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構，由6節(jié)或少于6節(jié)單池集成，該結構對于多節(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電性差，難以滿足高功率輸出的需求。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，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置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設置有多個結構完全相同的單元，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中心設置有正方形凹槽，陰極側設置有氣體進料溝槽；
[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物，
[0007]所述的雙片金屬集電極為兩塊相連且平行設置單片的金屬集電極，雙片金屬集電極為一體成型結構；
[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鍍處理，涂層為Au、Pt 或 TiN ；
[0009]所述的陽極聚合物單極端板側面中心設置有正方形凹槽；
[0010]所述的陰極聚合物單極端板側面設置有氣體進料溝槽；
[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中心設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:該電池組具有結構新穎，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用。層疊式的組裝設計，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)時本結構仍然適用。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構示意圖；
[0016]圖3是聚合物雙極端板側視圖；
[0017]圖4是聚合物雙極端板陰極結構示意圖；
[0018]圖5是雙片金屬集電極結構示意圖；
[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置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設置有多個結構完全相同的單元，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中心設置有正方形凹槽，用于儲存甲醇水溶液，陰極側設置有氣體進料溝槽，用于獲取反應氣體；陽極聚合物單極端板側面中心設置有正方形凹槽；陰極聚合物單極端板側面設置有氣體進料溝槽；
[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置單片的金屬集電極，雙片金屬集電極為一體成型結構；
[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中心設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置有單片的金屬集電極，兩塊單片金屬集電極之間設置有多個結構完全相同的單元，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中心設置有正方形凹槽，陰極側設置有氣體進料溝槽。
3.根據(jù)權利要求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置單片的金屬集電極，雙片金屬集電極為一體成型結構。
5.根據(jù)權利要求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鍍處理，涂層為Au、Pt 或 TiN。
6.根據(jù)權利要求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面中心設置有正方形凹槽。
7.根據(jù)權利要求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面設置有氣體進料溝槽。
8.根據(jù)權利要求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中心設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