[发明专利]一种自呼吸醇类燃料电池

说明书

技术领域：

本发明属于质子交换膜燃料电池领域，具体涉及一种自呼吸式醇类燃料电池。

背景技术：

燃料电池是一种电化学的发电装置，通过电化学反应将持续供给的燃料和氧化剂的化学能连续不断地转化为电能。相对内燃机而言，它不受卡诺循环的限制，能量转化效率高；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物，二氧化碳的排放量也比常规放电厂少40％以上；相对蓄电池而言，燃料电池的能量密度和功率密度高，且无需等待充电。由于这些突出的优点，燃料电池技术的研究与开发备受各国政府与公司的关注，被认为是21世纪首选的、洁净的、高效的发电技术。燃料电池的研究与开发，不仅有利于能源工业和电池工业的发展，而且必将推动电子工业、材料工业、医疗通讯等领域的技术进步，对提高资源利用率和解决环境污染问题等国家战略需求具有重要意义。

直接醇类燃料电池使用甲醇、乙醇、二甲醚等作为燃料，具有燃料来源丰富、价格低廉、操作方便和易于小型化等优点，其阴极的反应物为氧气，反应产物为水。自呼吸式直接醇类燃料电池可以在常温下工作，不需要辅助设备，能提供便携式电源所需要的功率要求，因此适用于便携式电子产品。阴极板作为自呼吸式直接醇类燃料电池的关键组件之一，不仅起着收集阴极电流的作用，而且是阴极氧气与水的传输通道。空气中的氧气由阴极板的自呼吸通道经扩散进入电池内部参与反应；水由电池内部达到阴极自呼吸通道之后，依靠自然蒸发和重力排出。在电池运行过程中，特别是当大电流放电时，生成的水若未能及时排除，会造成自呼吸通道堵塞，从而阻碍了空气的传质，降低了电池的性能和稳定性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种自呼吸醇类燃料电池，以解决由于水导致阴极板的自呼吸通道容易堵塞的问题。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种自呼吸醇类燃料电池，包括阴极极板及置于阴极极板外侧的夹具、置于阴极极板内侧的绝缘层，所述阴极极板上面设置用于“呼吸”的通孔，阴极极板上设置凹于阴极极板表面的排水沟道，所述排水沟道与通孔连通并置于通孔的下方；所述排水沟道设置在与夹具接近一侧的阴极极板表面。

每个通孔的正下方连接一个竖直的排水沟道，所述竖直的排水沟道底端与公共排水沟道连通。

或者，通孔下方连接倾斜的排水沟道，相邻两个通孔的排水沟道连通；所述倾斜的排水沟道与竖直向下的公共排水沟道连通。

本发明具有以下优点：(1)本发明电池使用的阴极结构具有水的收集沟道，可以及时转移自呼吸通道内积聚的水，减少由于水导致的自呼吸通道的堵塞；(2)本发明所述的阴极结构与空气的接触面积很大，从而使水能够更快速的蒸发，更有利于水的排出，改善氧气的传质；(3)本发明所述阴极结构由于其高温特性，造成生成水的汽化速率加快，从而便于后续水的收集和排出。同时，本发明还具有制作成本低，占用空间小，电池性能稳定性高的优点，利于推广应用。

附图说明：

图1是本发明的结构分解示意图。

图2是实施例一所述阴极极板的反面(空气接触面)结构示意图。

图3是实施例一所述阴极极板正面(电极接触面)的结构示意图。

图4是实施例一所述单独的书钉状排水沟道结构示意图。

图5是实施例二所述阴极极板结构示意图。

图6是实施例三所述阴极极板结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。

实施例一：

图1～图4中：1--夹具；2--阴极极板；3--绝缘垫；4--膜电极；5--阳极极板；6-通孔；7-排水沟道。

本发明所述电池结构是由阳极极板、阴极极板、膜电极、绝缘层和夹具组成，参照图1，利用夹具将双极极板，绝缘层和膜电极夹在一起，就可作为一个完整的单电池。