專利名稱：具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種便攜式電源，具體涉及一種風(fēng)冷式燃料電池。
背景技術(shù)：
用質(zhì)子交換膜的燃料電池通過(guò)使用氫氣作為燃料氣體并使之與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而同時(shí)產(chǎn)生電力和熱。這種燃料電池的基本電池單元(單電池)是在高分子聚合物材料制成的薄膜兩側(cè)覆蓋混合有鉬族金屬催化劑微粒的碳粉層形成正負(fù)電極。高分子聚合物材料中本身存在可以移動(dòng)的氫離子，在催化劑作用下，氫氣在陽(yáng)極電離形成自由電子和氫離子，電離產(chǎn)生的氫離子可以進(jìn)入上述高分子聚合物薄膜，由于薄膜內(nèi)氫離子濃度的增加，同等數(shù)量的氫離子會(huì)到達(dá)陰極側(cè)，而自由電子不能通過(guò)該薄膜，因此陽(yáng)極的負(fù)電荷(自由電子)濃度及陰極的正離子(氫離子)濃度均增加——在正負(fù)電極間形成了電勢(shì)差，當(dāng)外電路開路時(shí)，該電勢(shì)差最終導(dǎo)致質(zhì)子(氫離子)不能克服陽(yáng)極的電荷引力束縛，導(dǎo)致前述氫氣的電離反應(yīng)達(dá)到一個(gè)類似于停止?fàn)顟B(tài)的平衡；當(dāng)外電路閉合時(shí)，該電勢(shì)差在導(dǎo)體上建立電場(chǎng)，使得導(dǎo)體上產(chǎn)生電子遷移，即外電路導(dǎo)體從陽(yáng)極獲得電子，同時(shí)向陰極提供同等數(shù)量的電子，電子在陰極與穿越薄膜到達(dá)陰極的氫離子以及提供給陰極的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水和熱。反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行時(shí)，在外電路中不斷遷移的電子流形成了事實(shí)上的電能供應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用技術(shù)中，為了使氣體與催化劑良好接觸，前述碳粉層的外側(cè)還制備成具有透氣性和電子傳導(dǎo)性的擴(kuò)散層。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用空氣冷卻的風(fēng)冷式燃料電池冷卻介質(zhì)隨處可得，且不需要配置專門的介質(zhì)容器及循環(huán)輔助器件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，制造維護(hù)方便。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池，它包括機(jī)架，所述機(jī)架內(nèi)部依次重疊的設(shè)有氫板、膜電極和氧板，所述的機(jī)架上固定安裝有散熱風(fēng)道和供氧通道，所述供氧通道的側(cè)壁與氫板和氧板的上表面密封連接；所述的氫板和氧板上表面設(shè)有缺口槽。在上述具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池中所述的氫板為長(zhǎng)方形不透性石墨薄板，其對(duì)角位置設(shè)有圓孔，其一面設(shè)有溝槽，另一面設(shè)有氫板貫通槽和氫板盲孔槽。在上述具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池中所述的氧板為長(zhǎng)方形不透性石墨薄板，其對(duì)角位置設(shè)有圓孔，其一面設(shè)有氧板貫通槽和氧板盲孔槽，另一面設(shè)有橫向貫通槽。本實(shí)用新型的有益效果在于采用了由散熱風(fēng)道和供氧風(fēng)道組成的結(jié)構(gòu)緊湊的雙層組合配氣裝置，一方面有利于成品制造維護(hù)，另一方面，可通過(guò)一定的計(jì)算模型使得氣道的體積坡度達(dá)到最優(yōu)，容易保證電堆中所有單電池單元的反應(yīng)條件獲得一致性。
圖1為氫板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為氧板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的側(cè)視圖；圖中1.氫板；2.膜電極；3.氧板；4.散熱風(fēng)道；5.供氧風(fēng)道；6.散熱風(fēng)機(jī)；7.供氧風(fēng)機(jī)；8.機(jī)架；9.橫向貫通槽；10.氧板貫通槽；11.氫板貫通槽；12.溝槽；13.氧板盲孔槽；14.氧板供氧通孔；15.氫板盲孔槽；16.缺口槽；17.密封膠。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖Ia和圖Ib所示的氫板結(jié)構(gòu)示意圖，氫板1為長(zhǎng)方形不透性石墨薄板，在氫板 1的長(zhǎng)方形對(duì)角線上的兩個(gè)頂角位置，均加工有一個(gè)圓形通孔。同時(shí)在氫板1的上表面上加工有2條缺口槽16。如圖Ia所示，氫板1的一面加工有溝槽12，該溝槽12的兩端分別為頂角位置的圓形通孔，所述的溝槽12可以為單道蛇形，也有可能設(shè)計(jì)為多道矩形排布。如圖Ib所示，氫板1的另一面加工有從一條長(zhǎng)頂邊直達(dá)另一條長(zhǎng)頂邊的若干氫板貫通槽11，本實(shí)施例為對(duì)稱的6條氫板貫通槽11，氫板1中間的位置加工有一氫板盲孔槽 15。如圖加和圖2b所示，氧板3為長(zhǎng)方形不透性石墨薄板，同氫板1 一樣在樣板3的對(duì)角線上的兩個(gè)頂角位置，均加工有一個(gè)圓形通孔，同時(shí)在氧板3的上表面上加工有2條缺口槽 16。如圖加所示，氧板3的一面加工有從一條長(zhǎng)邊直達(dá)另一條長(zhǎng)邊的縱向6條氧板貫通槽10，氧板3中間的位置加工有氧板盲孔槽13，并且在氧板盲孔槽13內(nèi)加工有氧板供氧通孔14。如圖2b所示，在另一面上，加工有從一條短邊直達(dá)另一條短邊的橫向貫通槽9，并且上述的氧板供氧通孔14位于橫向貫通槽9內(nèi)。如圖3和圖4所示，本實(shí)施例中在機(jī)架8內(nèi)依次重復(fù)疊安裝有氧板3和氫板1，兩者之間為膜電極2，氫板1、膜電極2和氧板3組成一個(gè)單元，在機(jī)架8內(nèi)共安裝8個(gè)這樣的單元。在機(jī)架8上固定安裝有散熱風(fēng)道4和供氧通道5，兩者分別與氫板1的氫板貫通槽11及氧板3的氧板貫通槽10連通。供氧通道5的側(cè)壁采用密封膠17與氫板1和氧板 3的上表面形成密封，當(dāng)然，也可以采用密封條。工作時(shí)，利用散熱風(fēng)機(jī)6提供散熱風(fēng)，散熱風(fēng)從所述二個(gè)貫通槽10、11對(duì)扣形成的散熱槽流出后，散去電堆發(fā)電時(shí)的熱量；利用供氧風(fēng)機(jī)7提供反應(yīng)空氣，所述供氧風(fēng)道5同所述氫板1的氫板盲孔槽15的入口端及氧板3的氧板盲孔槽13的入口端相連，反應(yīng)空氣進(jìn)入氧板盲孔槽和氫板盲孔槽形成的供氧槽，由氧板供氧通孔14，穿過(guò)氧板3，到達(dá)氧板3 的另一面，在橫向貫通槽9流動(dòng)時(shí)，空氣中的氧參加電化學(xué)反應(yīng)，剩余空氣排出氧板。
權(quán)利要求1.一種具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池，它包括機(jī)架(8)，所述機(jī)架內(nèi)部依次重疊的設(shè)有氫板(1)、膜電極( 和氧板(3)，其特征在于所述的機(jī)架(8)上固定安裝有散熱風(fēng)道(4)和供氧通道(5)，所述供氧通道( 的側(cè)壁與氫板(1)和氧板C3)的上表面密封連接；所述的氫板⑴和氧板⑶上表面設(shè)有缺口槽(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池，其特征在于所述的氫板(1)為長(zhǎng)方形不透性石墨薄板，其對(duì)角位置設(shè)有圓孔，其一面設(shè)有溝槽(12)，另一面設(shè)有氫板貫通槽(11)和氫板盲孔槽(15)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池，其特征在于所述的氧板C3)為長(zhǎng)方形不透性石墨薄板，其對(duì)角位置設(shè)有圓孔，其一面設(shè)有氧板貫通槽(10)和氧板盲孔槽(13)，另一面設(shè)有橫向貫通槽(9)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種便攜式電源，具體公開了一種具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池，它包括機(jī)架，所述機(jī)架內(nèi)部依次重疊的設(shè)有氫板、膜電極和氧板，所述的機(jī)架上固定安裝有散熱風(fēng)道和供氧通道，所述供氧通道的側(cè)壁與氫板和氧板的上表面密封連接；所述的氫板和氧板上表面設(shè)有缺口槽。采用了由散熱風(fēng)道和供氧風(fēng)道組成的結(jié)構(gòu)緊湊的雙層組合配氣裝置，一方面有利于成品制造維護(hù)，另一方面，可通過(guò)一定的計(jì)算模型使得氣道的體積坡度達(dá)到最優(yōu)，容易保證電堆中所有單電池單元的反應(yīng)條件獲得一致性。
文檔編號(hào)H01M8/04GK202282420SQ20112037783
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者張寶春, 張洪霞, 李超, 楊靜, 沈承, 趙青鶴, 靳殷實(shí), 韓福江 申請(qǐng)人:中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院, 北京航天發(fā)射技術(shù)研究所