專利名稱：一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及再生燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一體式質(zhì)子交換膜可再生燃料電池結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
再生燃料電池(Regenerative Fuel Cell，簡稱RFC)，是在氫氧燃料電池基礎(chǔ)上發(fā) 展的，是一種將氫氧燃料電池技術(shù)與水電解技術(shù)相結(jié)合的一種新型氫能源動力裝置。其工
作原理為正極2H20— 02+4H++4e(式 1)負(fù)極4H++4e— 2 (式 2)電解總反應(yīng)電能+2H20 — 2H2+02(式3)正極2H20— 02+4H++4e(式 4)負(fù)極4H++4e— 2 (式 5)發(fā)電總反應(yīng)2H2+02 — 2H20+電能(式6)水電解器通過電解純水制取氫氣和氧氣為燃料電池提供反應(yīng)氣體，具有電解耗電 少，所制取的氫氣和氧氣純度高，無需繁瑣的后續(xù)凈化處理技術(shù)便可直接應(yīng)用的特點，因此 整個體系無需要外部燃料和氧化劑的供應(yīng)，只需在水充分供應(yīng)的情況下，就能夠長時間、持 續(xù)高效、無污染地提供電能。如果將燃料電池或水電解器的電極具有雙效性，即燃料電池和水電解器都可以電 池/電解功能合一，相當(dāng)于一個燃料電池和一個水電解器用一個雙效電池代替，就構(gòu)成了 一體式再生燃料電池(Unitized Regenerative Fuel Cell，URFC)。因此，從而可以有效簡 化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低系統(tǒng)重量，提高系統(tǒng)比能量和比功率特性。由于URFC既要滿足燃料電池工作，又要滿足水電解工作，需要具有雙功能特性， 所以電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計和關(guān)鍵部件的選材和制備方法是影響URFC性能的關(guān)鍵因素。目前，一 體式可再生燃料電池存在的問題是1)URFC電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計過于復(fù)雜化，裝配工藝繁瑣。 2)URFC在水電解模式工作時，氧電極產(chǎn)生新生態(tài)的氧對膜電極和流場板產(chǎn)生很強的腐蝕 性，導(dǎo)致URFC的FC/WE循環(huán)壽命差，電池性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有一體式可再生燃料電池存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出 一種新型的URFC電池結(jié)構(gòu)。本發(fā)明簡化了電池結(jié)構(gòu)，解決了新生態(tài)氧對膜電極和流場板的 腐蝕問題，提高URFC的FC/WE循環(huán)壽命和可靠性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用膜 電極組件和流場組件的相互配合，在流場板和膜電極之間增加一層耐腐蝕平面薄型多孔金 屬板，這層耐腐蝕平面薄型多孔金屬板即可以起擴散作用，又可以對膜電極起支撐作用，實 現(xiàn)膜電極和流場板之間的充分面接觸，增大了反應(yīng)界面；同時采用耐腐蝕流場板和新型膜電極制備工藝，提高了膜電極的電性能和URFC的FC/WE循環(huán)壽命。本發(fā)明提供的新型一體式可再生燃料電池，其裝配結(jié)構(gòu)包括由陽極絕緣緩沖板、 陽極導(dǎo)電板、前特殊板、陽極流場組件(水/氧雙面流場板、平面限位金屬環(huán)、平面薄型多孔 金屬板)、雙效膜電極組件、陰極流場組件(平面薄型多孔金屬板、平面限位金屬環(huán)、氫單面 流場板)、后特殊水板、陰極導(dǎo)電板和陰極絕緣緩沖板依次堆疊組成電池堆；電池堆的兩端 分別安裝前端板和后端板；前端板和后端板的外緣大于上述電池堆的其它部件，其突出于 電池堆部件的區(qū)域等距離設(shè)置4個邊緣孔，分別安裝螺桿，鎖緊電池堆。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，膜電極組件和氧流場板和氫流場板之間設(shè)置有耐 腐蝕的平面薄型多孔金屬板，即可以起擴散作用，又可以對膜電極起支撐作用，保證膜電極 和流場板之間的充分面接觸，提高膜電極的性能和循環(huán)壽命。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中前端板、陽極絕緣緩沖板、陽極導(dǎo)電板、前特殊板、陽 極流場組件、膜電極組件、陰極流場組件的邊緣都設(shè)置有六個通孔，由相對應(yīng)的密封線對六 個通孔四周進行密封或提供導(dǎo)流缺口 ；電池堆疊加時，相鄰堆疊部件上對應(yīng)的通孔由密封 線連接后構(gòu)成氫氣、水、氧氣進出通道的分配歧管。本發(fā)明中，前端板上的6個通孔也可分 別開在前端板和后端板上，相應(yīng)地，前后絕緣緩沖板的通孔位置也應(yīng)作調(diào)整，但這對電池功 能并無影響，只是改變了電池內(nèi)氫、水、氧的導(dǎo)入、導(dǎo)出的方向。前端板和后端板的材料可以 使用硬質(zhì)鋁合金或不銹鋼加工制作。本發(fā)明中，前、后端板使用陽極化表面處理的硬質(zhì)鋁合 金板加工。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，如果增加單體電池的數(shù)量，只需重復(fù)疊加上述電池 堆的單體數(shù)量，即只需增加陽極流場組件、膜電極組件、陰極流場組件三部分即可。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，陽極流場組件和陰極流場組件包括雙面或單面帶 溝槽的流場板、平面薄型多孔金屬板和與多孔金屬板相匹配的限位金屬環(huán)。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，雙效膜電極組件包括雙效膜電極、氫電極擴散層和 氧電極擴散層。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，流場組件中與膜電極接觸的一面是平面多孔金屬 板，即可以起擴散作用，又可以對膜電極起支撐作用，保證膜電極和流場板之間的充分面接 觸。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，流場板是一種帶溝槽的流場板，雙面或單面設(shè)置有 溝槽結(jié)構(gòu)，用于不同流體的流動與傳遞，分別是水/氧雙面流場板、氫單面流場板。流場板 邊緣設(shè)置有通孔和插孔，用于反應(yīng)介質(zhì)進出以及單體電池電壓測量監(jiān)控。流場板可以使用 耐腐蝕鈦金屬、導(dǎo)電化處理的陶瓷、高分子等多種材料。流場結(jié)構(gòu)經(jīng)機床、化學(xué)腐蝕、線切 割、激光雕刻、鑄模等各種方法加工而成。流場溝槽可以設(shè)計為直線形、條形、蛇形、點狀等 多種形式。流場板形狀可以設(shè)計成長方形、正方形和圓形結(jié)構(gòu)，相對應(yīng)URFC電池堆的外形 結(jié)構(gòu)是方形或者圓形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明上述URFC電池結(jié)構(gòu)中，雙效膜電極包括雙效氫電極、雙效氧電極和質(zhì)子交 換膜。本發(fā)明采用新的膜電極制備工藝，通過熱壓工藝，直接將催化劑熱轉(zhuǎn)移到質(zhì)子交換膜 內(nèi)表面，實現(xiàn)催化層和質(zhì)子交換膜的一體化。雙效膜電極組件制備包括氫電極制備、氧電 極制備以及膜電極組件制備，制備過程包括的關(guān)鍵步驟如下(1)擴散層憎水處理憎水劑浸漬處理擴散層，一定溫度下焙燒。憎水劑為PTFE或FEP0氫電極擴散層可以是碳材料或多孔金屬材料，氧電極擴散層是耐腐蝕多孔金屬材料。(2)氫電極擴散層的制備將碳粉、聚偏氟乙烯乳液調(diào)和好的擴散層漿料噴涂在 憎水處理后的碳紙上，然后進行燒結(jié)處理。(3)氧電極擴散層的制備采用化學(xué)鍍的方法在多孔金屬表面制作導(dǎo)電性良好的 Pt、Ir、Ta等貴金屬涂層，然后噴涂Pt、Ir、Ti或Ir、Ti、W等的氧化物涂層進行整平處理， 多孔金屬和導(dǎo)電性涂層以及耐腐蝕氧化物涂層組成雙效氧電極擴散層。(4)氫電極催化劑層的制備配制催化劑和粘結(jié)劑漿料，在PTFE薄膜上自動噴涂 催化劑層，然后進行干燥和燒結(jié)處理。催化劑為Pt黑或40% Pt/C，粘結(jié)劑為Nafion 樹脂寸。(5)氧電極催化劑層配制復(fù)合催化劑和粘結(jié)劑漿料，在PTFE薄膜上自動噴涂催 化劑層，然后干燥和燒結(jié)處理。催化劑為Pt黑和析氧催化劑(Ru、Ir、Ti、&、W、Ta，Nb、Hf 或其氧化物)組合而成的復(fù)合金屬催化劑，粘結(jié)劑為Nafion 樹脂等。(6)膜電極的制備采用新的膜電極制備工藝，將干態(tài)質(zhì)子交換膜和制備好的氫 電極和氧電極，在一定溫度和壓力下熱壓處理，將雙效催化層完全轉(zhuǎn)移到質(zhì)子交換膜內(nèi)表 面，實現(xiàn)雙效催化層和質(zhì)子交換膜的一體化，獲得雙效膜電極。(7)保護邊框可以使用聚酰亞胺、聚砜等高分子薄模材料，主要起到保護質(zhì)子交 換膜的作用。本發(fā)明設(shè)計了一種新型URFC電池結(jié)構(gòu)，該電池結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，裝配工藝簡單，采 用膜電極組件和流場組件的相互配合，在流場板和膜電極之間增加一層耐腐蝕平面薄型多 孔金屬板，這層耐腐蝕平面薄型多孔金屬板即可以起擴散作用，又可以對膜電極起支撐作 用，實現(xiàn)了雙效膜電極和流場板之間的面接觸，增大了反應(yīng)界面。同時采用新型膜電極制備 工藝和耐腐蝕流場組件，提高了膜電極的電性能和URFC的FC/WE循環(huán)壽命。


圖1是本發(fā)明URFC的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明URFC的流場組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明URFC的膜電極組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明URFC的FC/WE極化特性曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一體式再生燃料電池的裝配結(jié)構(gòu)中，由陽 極絕緣緩沖板A2、陽極導(dǎo)電板A3、前特殊板A4、陽極流場組件(水/氧雙面流場板A5、平面 限位金屬環(huán)A6、平面薄型多孔金屬板A7)、雙效膜電極組件Ml、陰極流場組件(平面薄型多 孔金屬板B7、平面限位金屬環(huán)B6、氫單面流場板BQ、后特殊水板B4、陰極導(dǎo)電板B3和陰極 絕緣緩沖板B2依次堆疊組成電池堆；電池堆的兩端分別安裝前端板Al和后端板Bl ；前端板Al和后端板Bl的外緣大 于上述電池堆的其它部件，其突出于電池堆部件的區(qū)域等距離設(shè)置4個邊緣孔，分別安裝 螺桿，鎖緊電池堆。
膜電極組件Ml和氧流場板和氫流場板之間設(shè)置有平面薄型多孔金屬板A7、B7，即 可以起擴散作用，又可以對膜電極起支撐作用，保證膜電極和流場板之間的充分面接觸，提 高膜電極的性能和循環(huán)壽命。上述前端板Al、陽極絕緣緩沖板A2、陽極導(dǎo)電板A3、前特殊板A4、陽極流場組件、 膜電極Ml、陰極流場組件的邊緣都設(shè)置有六個通孔(氫通孔P1、水通孔P2、氧通孔P3)，由 相對應(yīng)的密封線對六個通孔四周進行密封或提供導(dǎo)流缺口 ；電池堆疊加時，相鄰堆疊部件 上對應(yīng)的通孔由密封線連接后構(gòu)成氫氣、水、氧氣進出通道的分配歧管。前端板Al上的6個通孔也可分別開在前端板Al和后端板Bl上，相應(yīng)地，前后絕 緣緩沖板A2、B2的通孔位置也應(yīng)作調(diào)整，但這對電池功能并無影響，只是改變了電池內(nèi)氫、 氧、水的導(dǎo)入、導(dǎo)出的方向。前端板Al和后端板Bl的材料可以使用硬質(zhì)鋁合金或不銹鋼加 工制作。本實施例中，前、后端板A1、B1使用陽極化表面處理的硬質(zhì)鋁合金板加工。如果增加單體電池的數(shù)量，只需重復(fù)疊加上述電池堆的單體數(shù)，即只需增加陽極 流場組件、膜電極組件、陰極流場組件三部分即可。如圖2所示，流場組件的每個組件均包括水/氧雙面流場板、單氫流場板、平面限 位金屬環(huán)和平面薄型多孔金屬板。其中圖2(a、b)所示是雙面帶溝槽的水/氧流場板結(jié) 構(gòu)；圖2 (c、d)所示是單面帶溝槽的單氫流場板結(jié)構(gòu)；圖2(e，f)所示是平面限位金屬環(huán)的 結(jié)構(gòu)；圖2(g)所示是平面薄型多孔金屬板結(jié)構(gòu)。圖2(a)所示水流場板結(jié)構(gòu)中，流場板中間部分設(shè)計流場溝槽，由于水的粘度大， 容易分配均勻，所以水流場設(shè)計為直線型結(jié)構(gòu)，便于水的流動和分配。圖2(b)所示氧流場 板結(jié)構(gòu)以及圖2(c)所示氫流場結(jié)構(gòu)，由于氫氧氣體粘度小，流場設(shè)計為蛇形結(jié)構(gòu)，增加氣 體在傳遞過程的阻力，便于氣體分配均勻。另外，流場溝槽還可以設(shè)計為線條形、環(huán)形、點狀 等多種形式。圖2(d)所示為單氫板的北面，無溝槽。圖2所示流場板外圍均設(shè)有氫氣Pl^K P2、氧氣P3進出6個通孔，由相對應(yīng)的密 封線對六個通孔四周進行密封或提供氫、水、氧進出流場的導(dǎo)流缺口，這些通孔同其它相鄰 堆疊部件上對應(yīng)的通孔密封連接后構(gòu)成氫、水、氧進出通道的分配歧管。圖2(g)所示平面 薄型多孔金屬板的雙面均是平面結(jié)構(gòu)，設(shè)置在流場板和膜電極之間，既可以起擴散作用，又 可以對膜電極起支撐作用，保證膜電極和流場板之間的充分面接觸，提高膜電極的性能和 循環(huán)壽命。平面薄型多孔金屬板A7、B7是多孔透氣、透水性金屬材料，厚度控制在0. 8 3mm，經(jīng)粉末燒結(jié)、軋制、鑄模等各種方法加工而成。圖2(e，f)平面限位金屬環(huán)是配合A7、 B7的裝配時起限位作用，同時其邊緣設(shè)置有水氣體通孔和密封線，配合水氣體導(dǎo)通和密封。圖3所示是膜電極組件Ml的結(jié)構(gòu)，其中圖3(a)為正面視圖，圖3(b)為分解圖； 膜電極組件Ml由保護邊框M2、氧電極擴散層M3、膜電極M4和氫電極擴散層M5熱壓組合而 成。膜電極M4有氫電極和氧電極和質(zhì)子交換膜熱壓而成，電極催化層由催化劑和粘 結(jié)劑混合物組成，氫電極催化劑為Pt黑或Pt/C，氧電極催化劑為Pt黑和析氧催化劑(Ru、 Ir、Ti、Zr、W、Ta, Nb、Hf或其氧化物)組合而成的復(fù)合金屬催化劑，粘結(jié)劑為Nafion11^i 脂。氫電極擴散層M3可以是碳材料或多孔金屬材料，氧電極擴散層M5選用耐腐蝕多孔金 屬材料。多孔金屬材料具有透水、透氣性，厚度控制在0. 3 1mm，可選用鈦金屬網(wǎng)、泡沫鈦 金屬，多孔燒結(jié)鈦金屬。保護邊框M2邊緣有6個通孔(P1、P2、P;3)分別用作氫、水、氧進出流場的通道，可以使用聚酰亞胺、聚酯、聚砜等高分子薄模材料，邊框起到保護中間質(zhì)子交 換膜的作用，同時還有密封和絕緣的作用。圖4所示本發(fā)明上述優(yōu)選實施例之一體式再生燃料電池的極化特性曲線。測試條 件燃料電池模式氫氧進氣表壓0. ISMPa ；氫氧增濕溫度80°C，電池溫度65 70°C ；水電 解模式時電池度65 70°C。燃料電池模式工作時，電流密度500mA/cm2，工作電壓0. 777V ； 水電解模式工作時電流密度1000mA/cm2，工作電壓1. 623V。綜上所述，本發(fā)明一體式可再生燃料電池具有燃料電池和水電解雙功能特性，有 效簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低系統(tǒng)重量，提高系統(tǒng)比能量和比功率特性。本發(fā)明在流場板和膜 電極之間增加了一層平面薄型多孔金屬板，這層平面薄型多孔金屬板即可以起擴散作用， 又可以對膜電極起支撐作用，實現(xiàn)膜電極和流場板之間的充分面接觸，增大了反應(yīng)界面。同 時采用耐腐蝕流場板和新型膜電極制備工藝，提高了膜電極的電性能和URFC的FC/WE循環(huán) 壽命。同時，本發(fā)明一體式可再生燃料電池還可以單獨作為燃料電池和水電解池使用，可以 單獨發(fā)電或產(chǎn)生氫氧氣體，滿足固定式或者交通運輸使用，包括交通運輸工具和加氫站。
權(quán)利要求
1.一種一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電池結(jié)構(gòu)由陽極絕緣緩沖板 [A2]、陽極導(dǎo)電板[A3]、前特殊板[A4]、陽極流場組件、雙效膜電極組件[Ml]、陰極流場組 件、后特殊水板[B4]、陰極導(dǎo)電板[B3]和陰極絕緣緩沖板[B2]依次堆疊組成電池堆，所述 電池堆的兩端分別安裝前端板[Al]和后端板[Bi]，前端板[Al]和后端板[Bi]的外緣大于 上述電池堆的其它部件，其突出于電池堆的區(qū)域等距離設(shè)置4個邊緣孔，分別安裝螺桿，鎖 緊電池堆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，陽極流場組件包 括水/氧雙面流場板[A5]、平面限位金屬環(huán)[A6]和耐腐蝕平面薄型多孔金屬板[A7]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，陰極流場組件 包括耐腐蝕平面薄型多孔金屬板[B7]、平面限位金屬環(huán)[B6]和氫單面流場板[B5]。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述前端板[Al]、 陽極絕緣緩沖板[A2]、陽極導(dǎo)電板[A3]、前特殊板[A4]、陽極流場組件、膜電極組[Ml]、陰 極流場組件的邊緣都設(shè)置有氫進出孔〔P1〕、水進出孔〔P2〕和氧進出孔〔P3〕六個通孔，由相 對應(yīng)的密封線對六個通孔四周進行密封或提供導(dǎo)流缺口 ；電池堆疊加時，相鄰堆疊部件上 對應(yīng)的通孔由密封線連接后構(gòu)成氫氣、水、氧氣進出通道的分配歧管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述前端板[Al]、 陽極絕緣緩沖板[A2]、陽極導(dǎo)電板[A3]、前特殊板[A4]、陽極流場組件、膜電極組[Ml]、陰 極流場組件的邊緣都設(shè)置有氫進出孔〔P1〕、水進出孔〔P2〕和氧進出孔〔P3〕六個通孔，由相 對應(yīng)的密封線對六個通孔四周進行密封或提供導(dǎo)流缺口 ；電池堆疊加時，相鄰堆疊部件上 對應(yīng)的通孔由密封線連接后構(gòu)成氫氣、水、氧氣進出通道的分配歧管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，前端板 [Al]和后端板[Bi]的材料為硬質(zhì)鋁合金或不銹鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，陽極流場 組件和陰極流場組件包括雙面/單面帶溝槽的流場板、耐腐蝕平面薄型多孔金屬板和與多 孔金屬板相匹配的限位金屬環(huán)，與膜電極接觸的一面是耐腐蝕平面多孔金屬板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，雙效膜電 極組件包括雙效膜電極、氫電極擴散層和氧電極擴散層，雙效膜電極包括雙效氫電極、雙效 氧電極和質(zhì)子交換膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬流場板邊緣 設(shè)置有通孔和插孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，雙面/單面帶溝 槽的流場板的材料為耐腐蝕金屬、導(dǎo)電化處理的陶瓷或高分子材料，并經(jīng)機床、化學(xué)腐蝕、 線切割、激光雕刻和鑄模加工而成；流場板的溝槽可為直線形、條形、蛇形或點狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，雙面流場板為長 方形、正方形或圓形結(jié)構(gòu)，電池堆為方形或者圓形結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，雙效膜電極組件 的制備包括如下步驟(1)擴散層憎水處理憎水劑浸漬處理擴散層并焙燒，憎水劑為PTFE或FEP，氫電極擴 散層為碳材料或多孔金屬材料，氧電極擴散層為耐腐蝕多孔金屬材料；(2)氫電極擴散層的制備將碳粉、聚偏氟乙烯乳液調(diào)和好的擴散層漿料噴涂在憎水 處理后的碳紙上，然后進行燒結(jié)處理；(3)氧電極擴散層的制備采用化學(xué)鍍的方法在多孔金屬表面制作導(dǎo)電性良好的Pt、 Ir和Ta貴金屬涂層，然后噴涂Pt、Ir、Ti或Ir、Ti、W的氧化物涂層進行整平處理，多孔金 屬和導(dǎo)電性涂層以及耐腐蝕氧化物涂層組成雙效氧電極擴散層；(4)氫電極催化劑層的制備配制催化劑和粘結(jié)劑漿料，在PTFE薄膜上自動噴涂催化 劑層，然后進行干燥和燒結(jié)處理，其中催化劑為Pt黑或40% Pt/C，粘結(jié)劑為Nafion 樹 脂；(5)氧電極催化劑層配制復(fù)合催化劑和粘結(jié)劑漿料，在PTFE薄膜上自動噴涂催化劑 層，然后干燥和燒結(jié)處理，其中催化劑為Pt黑和Ru、Ir、Ti、Zr、W、Ta, Nb、Hf或其氧化物 組成的析氧催化劑組合而成的復(fù)合金屬催化劑，粘結(jié)劑為Nafion 樹脂；(6)膜電極的制備將干態(tài)質(zhì)子交換膜和制備好的氫電極和氧電極進行熱壓處理，將 雙效催化層完全轉(zhuǎn)移到質(zhì)子交換膜內(nèi)表面，實現(xiàn)雙效催化層和質(zhì)子交換膜的一體化，獲得 雙效膜電極；(7)保護邊框使用聚酰亞胺、聚砜等高分子薄模材料；(8)質(zhì)子交換膜為全氟磺酸膜，選自NRE212、NRE1135、NRE115和NRE117。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體式可再生燃料電池結(jié)構(gòu)。該電池結(jié)構(gòu)由陽極絕緣緩沖板[A2]、陽極導(dǎo)電板[A3]、前特殊板[A4]、陽極流場組件、雙效膜電極組件[M1]、陰極流場組件、后特殊水板[B4]、陰極導(dǎo)電板[B3]和陰極絕緣緩沖板[B2]依次堆疊組成電池堆，所述電池堆的兩端分別安裝前端板[A1]和后端板[B1]，前端板[A1]和后端板[B1]的外緣大于上述電池堆的其它部件，其突出于電池堆的區(qū)域等距離設(shè)置4個邊緣孔，分別安裝螺桿，鎖緊電池堆。本發(fā)明一體式可再生燃料電池具有燃料電池(FC)和水電解(WE)雙功能特性，可以單獨作為燃料電池和水電解池使用，也可以單獨發(fā)電或產(chǎn)生氫氧氣體，滿足固定式或者交通運輸使用，包括交通運輸工具和加氫站。
文檔編號H01M8/18GK102074718SQ200910199029
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者劉向, 張偉, 張新榮, 王濤, 童莉 申請人:上?？臻g電源研究所