[发明专利]一种燃料电池阳极结构

说明书

本发明公开了一种燃料电池阳极结构，包括阳极端板和阳极流场板；阳极端板、阳极流场板，以及燃料电池的气体扩散层、催化层和聚合物膜依次平行布置；所述阳极端板上分别开设有端板螺栓孔、端板气体入口、端板水出口、端板气体出口和端板水入口；在阳极流场板上依次对应开设有流场板螺栓孔、流场板气体入口、流场板水出口、流场板气体出口和流场板水入口；所述阳极结构还包括采用亲水性材料制成的连通结构，连通结构的一端面可与阳极流场板上的流场板水入口连通，连通结构的另一端与气体扩散层连通。本发明的有益效果为：连通结构采用亲水性多孔材料，在传递水分加湿聚合物膜的同时，还可以阻挡气体穿过微孔，防止燃料电池阳极流道中的气体通过微孔和沟槽发生泄漏。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种可在燃料电池阳极出口闭端工况下进行加热加湿的燃料电池阳极结构。

背景技术

燃料电池是一种将存储在燃料中的化学能转化为电能的发电装置，具有发电效率高，清洁无污染，无噪声以及快速启动等特点，是作为未来可替代能源的最有发展前景的能源装置。由于较高的应用价值，燃料电池在未来将会得到广泛的推广使用。但综合目前的燃料电池发展形势来讲，有关于该种电池的使用成本问题依然是限制其大量推广应用的重用因素，因此，为了降低其使用成本，不但要对燃料电池本身所使用的材料进行改进优化，还要尽可能的节约燃料电池所使用的燃料成本问题。

PEMFC（质子交换膜燃料电池）根据其阳极反应残余燃料是否可再利用方式的不同主要可以分为三种类型：直接流通式、循环利用式以及阳极出口闭端式。阳极出口闭端式与直接流通式和循环利用式相比，燃料电池系统的燃料利用率得到了极大地提高，且阳极出口闭端式电池本身的结构简单，不需要额外的气体循环负载装置，电池的整体体积较小，因此，阳极出口闭端式燃料电池在很大程度上降低成本。

阳极出口闭端式电池为了实现燃料电池阳极侧的良好水管理性能，保持燃料电池的阳极侧既不会出现水淹的现象，也不出现干涸的现象，到目前为止采用较好的方法是在燃料电池工作一段时间后将阳极侧的气体出口打开，排空阳极流场板流道内积累的液态水，这种排水的方式被称作为周期性排水方法。但是这种周期性排水方法对电池的性能产生干扰，周期性排水过程中电池工作性能产生周期性的波动现象，电池工作性能不稳定；而且在周期性排水时也会造成阳极H₂泄漏的发生。因此，对阳极出口闭端工况下的燃料电池的周期性排水并非最佳的方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种用于燃料电池阳极出口闭端工况下对聚合物膜加热加湿的燃料电池阳极结构。

本发明采用的技术方案为：一种燃料电池阳极结构，包括阳极端板和阳极流场板；阳极端板、阳极流场板，以及燃料电池的气体扩散层、催化层和聚合物膜依次平行布置；所述阳极端板上分别开设有端板螺栓孔、端板气体入口、端板水出口、端板气体出口和端板水入口；在阳极流场板上依次对应开设有流场板螺栓孔、流场板气体入口、流场板水出口、流场板气体出口和流场板水入口；端板气体入口与流场板气体入口连通，端板水出口与流场板水出口连通，端板气体出口与流场板气体出口连通；在阳极流场板的位于气体扩散层侧的板面开设有流道和流道肩，流道的入口与流场板气体入口连通；所述流场板结构还包括采用亲水性材料制成的连通结构，连通结构的一端面可与阳极流场板上的流场板水入口连通，连通结构的另一端穿出阳极流场板，与气体扩散层连通。

按上述方案，所述连通结构与阳极流场板的壁面贴合。

按上述方案，所述流道整体呈蛇形，流道由多个平行排布的单流道相连；相邻两个单流道之间为流道肩。

按上述方案，在阳极流场板位于阳极端板侧的板面上开设有流场板水槽，流场板水槽与阳极流场板的流场板水入口和流场板水出口连通；流场板水槽的底部间隔开设有多个微孔，微孔的一端连通流场板水槽，微孔的另一端连通流道肩沟槽，所述流道肩沟槽位于流道肩上；所述连通结构的一端与流场板水槽相连，连通结构的另一端与流道肩沟槽相连。