[发明专利]一种新型管状直接甲醇燃料电池

说明书

本发明公开了一种新型管状直接甲醇燃料电池，包括栅形壳体、阳极集电板、阻醇层和膜电极、阴极集电器，所述栅形壳体呈筒形且下端封闭、上端开口并设有端盖，所述栅形壳体圆周壁均匀设置有若干竖状格栅，所述端盖设置有连接各阳极集电板的导线；所述阳极集电板、阻醇层和膜电极由内向外依次紧贴地设在所述栅形壳体各竖状格栅之间且各膜电极与栅形壳体外周面共面，所述的阴极集电器紧固在所述栅形壳体的外周面且与各膜电极紧密接触。本发明有效减少了电池的重量和体积，解决了管状燃料电池组装、拆卸较为困难的问题；改善了阳极气淹、甲醇穿透、阴极水淹造成的影响且降低了电池的接触内阻，提高了电池的输出性能、体积功率比和质量功率比。

技术领域

本发明涉及直接甲醇燃料电池技术领域，具体涉及一种新型管状直接甲醇燃料电池。

背景技术

燃料电池产生的电能直接由原料本身的化学能直接转化而来，并且具有较高的能量密度、较低的环境污染性，再加上原料的丰富性等优势，受到了越来越多的关注。其中，相比属于质子交换膜燃料电池的氢燃料电池的氢原料制取成本高、储运危险以及使用条件苛刻等诸多因素，属于同类的直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC）以甲醇为阳极原料，因其工作温度低（一般在室温工作）、理论比能量高、携带方便和使用安全等特点有着良好的应用前景，被业界认为是最有希望率先实现市场化的一类燃料电池。

传统的平板式DMFC虽然结构简单，制作较为方便，但同时也存在电池整体结构笨重，体积功率比和质量功率比低、产物管理性能较差，双极板造价高昂以及电池组件密封困难等诸多缺点。而对于现有的管状DMFC，制作方法繁琐，组装较为困难、质量重、流场结构单一，不能满足电池对于良好产物管理的需求、膜电极在弯曲过程中易产生裂纹导致催化剂层脱落，很大程度上降低了膜电极的性能。

因此，为较好地解决上述问题，提供一种质量轻盈、易于组装和密封、综合性能优异的新型管状直接甲醇燃料电池具有非常重要的现实意义。

发明内容

为了能够有效地降低电池整体重量，更好地实现电池结构紧凑且便于组装和密封，同时有效地缓解阳极反应产物导致的“气淹”和阴极反应产物导致的“水淹”，进而提高电池的综合性能，本发明公开了一种新型管状直接甲醇燃料电池。

本发明采用如下技术方案实现：

一种新型管状直接甲醇燃料电池，包括栅形壳体、阳极集电板、阻醇层和膜电极、阴极集电器，所述栅形壳体呈筒形且下端封闭、上端开口并设有端盖，所述栅形壳体圆周壁均匀设置有若干竖状格栅，所述端盖设置有连接各阳极集电板的导线，起到导通电路的作用；所述阳极集电板、阻醇层和膜电极由内向外依次紧贴地设在所述栅形壳体各竖状格栅之间且各膜电极与栅形壳体外周面共面，所述的阴极集电器紧固在所述栅形壳体的外周面且与各膜电极紧密接触。

进一步地，所述阳极集电板为具有一定曲率的三维结构鱼鳞状拉伸网。所述阳极集电板既起到了流场板的作用，均匀分配燃料、加速气泡排放，还兼具阳极集电的作用，能够传导电子。

进一步地，所述竖状格栅左右两侧设置有用于安装所述阳极集电板的卡槽，方便安装拆卸。

进一步地，所述阳极集电板贴合所述阻醇层一面的各节点为粗糙面，相对的另一面的各节点为光滑面，拉伸网的特殊结构及特定的装配方式为产物气泡提供了同其浮力方向相同的向上分力，使得气泡更快脱离，减轻对燃料的堵塞作用，促进了甲醇的供给和均匀分布。

进一步地，所述阳极集电板的材料为不锈钢。

进一步地，所述栅形壳体的材料为环氧树脂，所述栅形壳体即可作为燃料腔储存甲醇燃料，同时起到了支撑阳极集电板的作用，环氧树脂易于加工且质量轻盈，能够有效降低电池整体重量。

进一步地，所述阻醇层的材料为碳纤维，能够有效阻止甲醇燃料穿透膜电极。