專利名稱：一種燃料電池氧基板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料電池氧基板，具體涉及一種質子交換膜燃料電池氧基板。
背景技術：
燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒而以電化學反應方式將燃料的化學能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝 置，亦即通過氧與氫結合成水的簡單電化學反應而發(fā)電。它的種類可以多種多樣，但都基于 一個基本的設計，即它們都含有二個電極， 一個負陽極和一個正陰極。這二個電極被一個位 于它們之間的、攜帶有充電電荷的固態(tài)或液態(tài)電解質分開。電極上的催化劑如白金，常用來 加速電化學反應。只要向燃料電池不斷供給燃料，就可以在電極上連續(xù)發(fā)生電化學反應，并 產(chǎn)生電流。單個燃料電池塊的電壓小于1V ，因而要將多個燃料電池組合在一起，制成電池 堆，并根據(jù)電壓和電流的需要將電池堆進行串聯(lián)或并聯(lián)，以產(chǎn)生足夠的電力。因而燃料電池 具有傳統(tǒng)鉛酸電池無可比擬的獨特優(yōu)越性，高效率、無污染、低噪聲、建設周期短、易維護 以及成本低是其誘人特點。
盡管燃料電池有上述諸多優(yōu)點，目前燃料電池自身還存在很多技術問題，因而沒有得到 大規(guī)模應用。其中一個比較重要的問題是反應氣體在流場內(nèi)的分配，而反應氣體在流場內(nèi)的 分配取決于雙極板的流場結構。雙極板的流場結構決定反應氣體與生成物在流場內(nèi)部的流動 狀態(tài)以及電池長期運行的穩(wěn)定性。合理的流場設計應該能均勻分配電池所需燃料與氧化劑， 保證電流密度均勻；同時將電池生成的水隨尾氣及時順利地排出。
對于自吸式氫空燃料電池，如何分配氧化道與冷卻道的氣體流量長期困擾著人們。氧化 道的氣體流量要合適，如果供應的氣體量不足夠，無法滿足電池工作的需要，同時由于電池 出口部分生成水的積累，液態(tài)水較多容易導致電池水淹，影響電池性能；如果供應的氣體量 過多，流場內(nèi)濕度會相對較低，導致質子交換膜較干，內(nèi)阻增大，歐姆極化增大，且容易使 膜破損，電池性能變差。冷卻道的氣體流量同樣重要，冷卻道的氣體用于電池的散熱，電池 工作過程中會產(chǎn)生熱量，帶走部分的熱量有助于電池更加高效的工作，散熱的比例對電池工 作的穩(wěn)定性和使用壽命起很大作用。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是在于提供一種質子交換膜燃料電池氧基板，所述的氧基板的流場結 構能夠限制氣體流量，使反應氣體在流場內(nèi)分配均勻，同時還可以合理分配氧化道和冷卻道 中的氣體量。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術方案
一種燃料電池氧基板，所述氧基板的一側設置有氧化流道，另一側設置有散熱流道，所 述氧基板設有散熱流道的一側還設有廢氣流道，所述廢氣流道的一端封閉，另一端敞開；所 述廢氣流道的底部設有與氧化流道相連通的限流孔。所述廢氣流道的數(shù)目為1一8。
所述限流孔的孔徑為0.5mm—1.5mm，所述氧化流道的槽寬為岸寬的l一3倍；所述散熱流 道的槽寬為岸寬的1一3倍。
所述氧基板為石墨板/碳板或金屬板。
所述氧基板為平板、圓筒狀或中空多棱柱體狀，所述中空多棱柱狀優(yōu)選為中空三棱柱狀 、中空四棱柱狀、中空五棱柱狀、中空六棱柱狀、中空七棱柱狀或中空八棱柱狀。
本實用新型設計的氧基板流場結構能夠限制氣體流量，使反應氣體在流場內(nèi)分配均勻， 同時還可以合理分配氧化道和冷卻道中的氣體量。所述限流孔的孔徑大小設定為O. 5mm— 1.5mm之間。研究表明，如果孔徑小于0.5mm，反應產(chǎn)生的水無法隨氣體有效排出，發(fā)生凝聚 ，降低了氧氣通過氣體擴散層的速度，甚至會淹沒電催化劑的活性點，導致傳質過程受阻； 液態(tài)水的存在還容易導致氣體在電極內(nèi)和系統(tǒng)內(nèi)各單元之間分布不均勻，從而導致電池性能 下降，并造成系統(tǒng)內(nèi)各個單元電池的電壓不等。如果孔徑大于1.5mm，則反應后的氣體排出 速度太快，反應產(chǎn)生的水氣隨氣體排出，無法有效濕潤質子膜而導致膜失水，導致電池的歐 姆壓增大，同時會降低催化層截面的活性。如果孔徑選擇在0.5mm—1.5mm，電堆工作過程中 產(chǎn)生的水蒸氣足以對膜進行潤濕，而無需對反應氣體進行潤濕。


圖l為本實用新型氧基板的氧化流道結構示意圖2為本實用新型氧基板的A—A剖視圖3為本實用新型氧基板的散熱流道結構示意圖；圖4為本實用新型氧基板的B—B剖視圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
參照圖1一4， 一種燃料電池氧基板，氧基板為石墨板/碳板或金屬板，氧基板的一側設 置有氧化流道2，另一側設置有散熱流道3，所述氧基板設有散熱流道3的一側還設有廢氣流 道4，所述廢氣流道4的一端封閉，另一端敞開；所述廢氣流道4的底部設有與氧化流道2相連 通的限流孔l，限流孔l的孔徑為0.5mm—1.5mm。氧基板的對角位置設有定位孔7。
所述氧化流道2的槽寬為岸5寬的1一3倍，所述散熱流道3的槽寬為岸6寬的1一3倍。
參照圖1一4，所述氧基板可以為平板狀。
所述氧基板可以為中空多棱柱狀，如中空三棱柱狀、中空四棱柱狀、中空五棱柱狀、中 空五棱柱狀、中空六棱柱狀、中空七棱柱狀或中空八棱柱狀。中空多棱柱狀可以為正多棱柱 狀，也可以為不規(guī)則多棱柱狀。當氧基板為中空多棱柱狀時，多棱柱的每一側面均可設有一 廢氣流道4，廢氣流道4的所述廢氣流道4的底部設有與氧化流道2相連通的限流孔1;也可以 只在其中的一個側面或幾個側面上設有廢氣流道4，所述廢氣流道4的底部設有與氧化流道2 相連通的限流孔l。
燃料電池工作時，空氣進入氧化流道2內(nèi)，并在MEA內(nèi)與氫氣接觸反應，生成氣態(tài)水。氣 態(tài)水與未參與反應的氣體通過限流孔1到達廢氣流道4，在氫空風扇的吸力下沿廢氣流道4排 出電堆。反應產(chǎn)生的熱量隨散熱流道3內(nèi)的空氣排出。
權利要求1.一種燃料電池氧基板，所述氧基板的一側設置有氧化流道(2)，另一側設置有散熱流道(3)，其特征在于所述氧基板設有散熱流道(3)的一側還設有廢氣流道(4)，所述廢氣流道(4)的一端封閉，另一端敞開；所述廢氣流道(4)的底部設有與氧化流道(2)相連通的限流孔(1)。
2.根據(jù)權利要求l所述燃料電池氧基板，其特征在于所述限流孔(1 )的孔徑為O. 5mm—1. 5mm。
3.根據(jù)權利要求l所述燃料電池氧基板，其特征在于所述廢氣流道( 4)的數(shù)目為1一8。
4.根據(jù)權利要求l、 2或3所述燃料電池氧基板，其特征在于所述氧化 流道(2)的槽寬為岸(5)寬的1一3倍；所述散熱流道(3)的槽寬為岸(6)寬的1一3倍。
5.根據(jù)權利要求l、 2或3所述燃料電池氧基板，其特征在于所述氧基 板為石墨板/碳板或金屬板。
6.根據(jù)權利要求l、 2或3所述燃料電池氧基板，其特征在于所述氧基 板為平板、圓筒狀或中空多棱柱體狀。
7.根據(jù)權利要求6所述燃料電池氧基板，其特征在于所述中空多棱柱 狀為中空三棱柱狀、中空四棱柱狀、中空五棱柱狀、中空六棱柱狀、中空七棱柱狀或中空八 棱柱狀。
專利摘要本實用新型公開了一種燃料電池氧基板，所述氧基板的一側設置有氧化流道，另一側設置有散熱流道，所述氧基板設有散熱流道的一側還設有廢氣流道，所述廢氣流道的一端封閉，另一端敞開；所述氧化流道的底部設有與廢氣流道相連通的限流孔，限流孔的孔徑為0.5mm一1.5mm。所述的氧基板的流場結構能夠限制氣體流量，使反應氣體在流場內(nèi)分配均勻，同時還可以合理分配氧化道和冷卻道中的氣體量。
文檔編號H01M8/10GK201134465SQ20072020149
公開日2008年10月15日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2007年11月28日
發(fā)明者汪達成, 涂曙光 申請人:漢能科技有限公司