[发明专利]一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池

说明书

本发明公开了一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池；包括阳极部和阴极部；阳极部包括阳极、阳极液纸基流道和阳极托板；阴极部包括阴极、阴极液纸基流道和阴极托板；阳极液纸基流道由阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道构成，阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道之间具有折弯；阴极液纸基流道由阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道构成，阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道之间具有折弯；阳极与阳极液纸基流道、阴极与阴极液纸基流道接触部位设有催化层；阳极液纸基流道和阴极液纸基流道的前端设有阳极液入口和阴极液入口，尾端与吸收垫相连；阳极液纸基第二流道与阴极液纸基第二流道紧贴，形成电池内部电荷运输通道。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池。

背景技术

纸基分析检测芯片可以有效降低相关检测芯片的成本，实现快速、准确的样品分析检测，具有广泛的应用前景。但纸基分析检测芯片的广泛应用，需要低成本微型电源作为重要的技术支撑。

纸基微流体燃料电池是一种新型微型电源，其利用纸基介质的多孔特性实现反应液的被动流动，摆脱了传统微流体燃料电池对微泵的依赖；并在纸基通道中基于层流实现燃料和氧化剂的自然分离，无需使用传统微型电池中的质子交换膜，避免了一系列与膜相关的问题，在纸基分析检测芯片中具有良好的应用前景。目前，所发展的纸基微流体燃料电池中反应液的流动方式多为平行层流流动。为避免反应物扩散到对方电极而产生寄生电流，这种流体流道方式需要设置较大的阴、阳极间距，并对电极沿流体流动方向上的长度有严格的限制。较大的阴、阳极间距产生了较大的欧姆内阻，降低了电池的输出性能；而对电极长度的尺寸限制，给纸基微流体燃料电池带来了单体电池输出功率过低的固有缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的不足，而提供了一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池，其特征在于，所述的对流型纸基微流体燃料电池包括：相对设置的阳极部和阴极部；所述的阳极部包括阳极、阳极液纸基流道和阳极托板；所述的阴极部包括阴极、阴极液纸基流道和阴极托板；所述的阳极液纸基流道由阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道构成，且所述的阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道之间具有折弯；所述的阳极、阳极液纸基第一流道和阳极托板由上而下依次层叠设置，所述的阳极液纸基第二流道沿所述阳极托板的侧面垂下；所述的阴极液纸基流道由阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道构成，且所述的阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道之间具有折弯；所述的阴极、阴极液纸基第一流道和阴极托板由上而下依次层叠设置，所述的阴极液纸基第二流道沿所述阴极托板的侧面垂下；所述的阳极与阳极液纸基流道以及所述的阴极与阴极液纸基流道接触部位均设置有催化层；所述的阳极液纸基流道和阴极液纸基流道的前端分别设置有阳极液入口和阴极液入口，尾端与吸收垫相连；所述的阳极液纸基第二流道与所述阴极液纸基第二流道紧贴，形成电池内部电荷运输通道。

具体的，本发明设计的具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池其中的阳极液纸基流道与阴极液纸基流道在阳极托板和阴极托板的上方呈对冲型设计，使得阳极液与阴极液交界处反应物的扩散方向与对侧反应液的流动方向相反，可有效抑制反应物向对侧电极的扩散，进而降低对阴、阳极电极间距的要求；阳极液纸基流道与阴极液纸基流道在交界处的90°弯折，改变了阳极液与阴极液交界处混合层的发展方向，打破了混合层对电极尺寸的限制。

进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道之间具有90°的折弯；所述的阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道之间具有90°的折弯。具体的，所述的阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道相互连通；所述的阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道相互连通。可以理解为：本发明中的阳极液纸基流道与阴极液纸基流道中具有90°弯折的流道。