[发明专利]一种被动燃料电池阳极集流板

说明书

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种被动液体燃料电池阳极集流板，旨在提高燃料电池的能量密度。本发明在45‑55％开孔率的集流板正表面设置阵列微结构凸起；并且在集流板正反双表面进行表面改性，形成气液双向导流通道。本发明用以降低集流板与扩散层之间的接触电阻并提高电池内部反应溶液传质能力、加速副产物CO₂排出，从而提高燃料电池的能量密度。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种被动燃料电池阳极集流板。

背景技术

燃料电池可以将燃料的化学能直接转换转变为电能。电池运行时，阴阳极分别发生氧化和还原反应，电子沿外电路产生电流。被动式燃料电池由于发电系统简单、能量密度高、环境友好等优势，是成为新一代便携式供能系统的最可靠来源。

单体被动式燃料电池通常含有阴极和阳极两个集流板。传统被动燃料电池集流板采用平行、蛇形、点状和交指流场，创新型流场有树突、迷宫、仿生和3D流场等。流场设计会直接影响电池内部的欧姆阻抗、传质阻抗和物料管理。如果不能有效的降低接触电阻，并促进阳极侧物料传质和排出气体，那么燃料电池的能量密度会显著降低。然而，降低接触电阻和平衡气液两相的研究并没有在以往的流场设计中看到有效的结合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种被动燃料电池阳极集流板，用以降低集流板与扩散层之间的接触电阻并提高电池内部传质能力、加速CO₂排出，从而提高燃料电池的能量密度。

实现本发明目的的技术方案为：

一种被动燃料电池阳极集流板，包括板体，所述板体上制有多个通孔，多个通孔均匀排布在所述板体的中部；所述板体具有正面和反面，所述正面在组装成电池后朝向电池的阳极扩散层，所述反面在组装成电池后朝向电池的燃料贮罐，所述正面制有多个凸起部，多个凸起部均匀设置在所述通孔之间，所述反面制有疏水部，所述疏水部由多个导流槽组成，所述导流槽与各个通孔连通，所述正面除凸起部外的表面制成亲水面。

进一步地，所述亲水面的固液接触角为0～60°。优选0～10°。

进一步地，所述疏水部的固液接触角为90～160°。优选150～160°。

进一步地，所述通孔为圆形或方形或长条形或蛇形或分形。优选为圆形，所述多个通孔面积的总面积为板体正面面积的45～55％。

进一步地，所述导流槽的深度为0.2～0.3mm。

进一步地，所述凸起部的高度为0.2～0.3mm，凸起部的横向切面为圆形或多边形。优选为圆形，直径为0.2～0.4mm。

进一步地，所述亲水面的制备方法为：在所述正面刻蚀构建规则的微纳结构。所述的微纳结构尺寸为5微米，形状为条纹。

进一步地，所述板体材料为316L不锈钢或合金材料。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明在集流板正反双表面进行表面改性，形成气液双向导流通道。将降低接触电阻和平衡气液两相进行了有效的结合。

2.本发明集流板朝向扩散层一侧设有新型流场。其中，所述流场通过设置阵列微结构凸起部，增大集流板与扩散层之间的压力，使两者接触更加紧密，从而减小两者间接触电阻；同时微结构凸起部形成的空腔有利于气液两相的传质。

3.本发明集流板设有气液双向导流通道，通道可以对气体和反应溶液同时进行定向导流。引导反应溶液从燃料贮罐渗入扩散层发生反应；引导气体从扩散层达到燃料贮罐，从而快速排出体系，确保阳极流场内的气液两相正常分布。

附图说明

图1为本发明实施例的电池爆炸结构示意图；

图2为集流板表面结构示意图；