[实用新型]一种燃料电池氧基板

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池氧基板，具体涉及一种质子交换膜燃料电池氧基板。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，亦即通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。它的种类可以多种多样，但都基于一个基本的设计，即它们都含有二个电极，一个负阳极和一个正阴极。这二个电极被一个位于它们之间的、携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。电极上的催化剂如白金，常用来加速电化学反应。只要向燃料电池不断供给燃料，就可以在电极上连续发生电化学反应，并产生电流。单个燃料电池块的电压小于1V，因而要将多个燃料电池组合在一起，制成电池堆，并根据电压和电流的需要将电池堆进行串联或并联，以产生足够的电力。因而燃料电池具有传统铅酸电池无可比拟的独特优越性，高效率、无污染、低噪声、建设周期短、易维护以及成本低是其诱人特点。

尽管燃料电池有上述诸多优点，目前燃料电池自身还存在很多技术问题，因而没有得到大规模应用。其中一个比较重要的问题是反应气体在流场内的分配，而反应气体在流场内的分配取决于双极板的流场结构。双极板的流场结构决定反应气体与生成物在流场内部的流动状态以及电池长期运行的稳定性。合理的流场设计应该能均匀分配电池所需燃料与氧化剂，保证电流密度均匀；同时将电池生成的水随尾气及时顺利地排出。

对于自吸式氢空燃料电池，如何分配氧化道与冷却道的气体流量长期困扰着人们。氧化道的气体流量要合适，如果供应的气体量不足够，无法满足电池工作的需要，同时由于电池出口部分生成水的积累，液态水较多容易导致电池水淹，影响电池性能；如果供应的气体量过多，流场内湿度会相对较低，导致质子交换膜较干，内阻增大，欧姆极化增大，且容易使膜破损，电池性能变差。冷却道的气体流量同样重要，冷却道的气体用于电池的散热，电池工作过程中会产生热量，带走部分的热量有助于电池更加高效的工作，散热的比例对电池工作的稳定性和使用寿命起很大作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于提供一种质子交换膜燃料电池氧基板，所述的氧基板的流场结构能够限制气体流量，使反应气体在流场内分配均匀，同时还可以合理分配氧化道和冷却道中的气体量。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种燃料电池氧基板，所述氧基板的一侧设置有氧化流道，另一侧设置有散热流道，所述氧基板设有散热流道的一侧还设有废气流道，所述废气流道的一端封闭，另一端敞开；所述废气流道的底部设有与氧化流道相连通的限流孔。所述废气流道的数目为1-8。

所述限流孔的孔径为0.5mm-1.5mm，所述氧化流道的槽宽为岸宽的1-3倍；所述散热流道的槽宽为岸宽的1-3倍。

所述氧基板为石墨板/碳板或金属板。

所述氧基板为平板、圆筒状或中空多棱柱体状，所述中空多棱柱状优选为中空三棱柱状、中空四棱柱状、中空五棱柱状、中空六棱柱状、中空七棱柱状或中空八棱柱状。

本实用新型设计的氧基板流场结构能够限制气体流量，使反应气体在流场内分配均匀，同时还可以合理分配氧化道和冷却道中的气体量。所述限流孔的孔径大小设定为0.5mm-1.5mm之间。研究表明，如果孔径小于0.5mm，反应产生的水无法随气体有效排出，发生凝聚，降低了氧气通过气体扩散层的速度，甚至会淹没电催化剂的活性点，导致传质过程受阻；液态水的存在还容易导致气体在电极内和系统内各单元之间分布不均匀，从而导致电池性能下降，并造成系统内各个单元电池的电压不等。如果孔径大于1.5mm，则反应后的气体排出速度太快，反应产生的水气随气体排出，无法有效湿润质子膜而导致膜失水，导致电池的欧姆压增大，同时会降低催化层截面的活性。如果孔径选择在0.5mm-1.5mm，电堆工作过程中产生的水蒸气足以对膜进行润湿，而无需对反应气体进行润湿。

附图说明

图1为本实用新型氧基板的氧化流道结构示意图；

图2为本实用新型氧基板的A-A剖视图；

图3为本实用新型氧基板的散热流道结构示意图；

图4为本实用新型氧基板的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参照图1-4，一种燃料电池氧基板，氧基板为石墨板/碳板或金属板，氧基板的一侧设置有氧化流道2，另一侧设置有散热流道3，所述氧基板设有散热流道3的一侧还设有废气流道4，所述废气流道4的一端封闭，另一端敞开；所述废气流道4的底部设有与氧化流道2相连通的限流孔1，限流孔1的孔径为0.5mm-1.5mm。氧基板的对角位置设有定位孔7。