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電極。高分子聚合物材料中本身存在可以移動的氫離子，在催化劑作用下，氫氣在陽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)量的氫離子會到達陰極側(cè)，而自由電子不能通過該薄膜，因此陽極的負電荷(自由電子)濃度及陰極的正離子(氫離子)濃度均增加——在正負電極間形成了電勢差，當(dāng)外電路開路時，該電勢差最終導(dǎo)致質(zhì)子(氫離子)不能克服陽極的電荷引力束縛，導(dǎo)致前述氫氣的電離反應(yīng)達到一個類似于停止?fàn)顟B(tài)的平衡；當(dāng)外電路閉合時，該電勢差在導(dǎo)體上建立電場，使得導(dǎo)體上產(chǎn)生電子遷移，即外電路導(dǎo)體從陽極獲得電子，同時向陰極提供同等數(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)進行時，在外電路中不斷遷移的電子流形成了事實上的電能供應(yīng)。在實際應(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)性的擴散層。
發(fā)明內(nèi)容本實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)簡單可靠，制造維護方便。本實用新型的技術(shù)方案如下一種具有組合配氣裝置的風(fēng)冷式燃料電池，它包括機架，所述機架內(nèi)部依次重疊的設(shè)有氫板、膜電極和氧板，所述的機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方形不透性石墨薄板，其對角位置設(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方形不透性石墨薄板，其對角位置設(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，另一方面，可通過一定的計算模型使得氣道的體積坡度達到最優(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；7.供氧風(fēng)機；8.機架；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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖Ia和圖Ib所示的氫板結(jié)構(gòu)示意圖，氫板1為長方形不透性石墨薄板，在氫板 1的長方形對角線上的兩個頂角位置，均加工有一個圓形通孔。同時在氫板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頂邊直達另一條長頂邊的若干氫板貫通槽11，本實施例為對稱的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為長方形不透性石墨薄板，同氫板1 一樣在樣板3的對角線上的兩個頂角位置，均加工有一個圓形通孔，同時在氧板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邊直達另一條長邊的縱向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，本實施例中在機架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組成一個單元，在機架8內(nèi)共安裝8個這樣的單元。在機架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，利用散熱風(fēng)機6提供散熱風(fēng)，散熱風(fēng)從所述二個貫通槽10、11對扣形成的散熱槽流出后，散去電堆發(fā)電時的熱量；利用供氧風(fēng)機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，穿過氧板3，到達氧板3 的另一面，在橫向貫通槽9流動時，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，它包括機架(8)，所述機架內(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)為長方形不透性石墨薄板，其對角位置設(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)為長方形不透性石墨薄板，其對角位置設(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，它包括機架，所述機架內(nèi)部依次重疊的設(shè)有氫板、膜電極和氧板，所述的機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，另一方面，可通過一定的計算模型使得氣道的體積坡度達到最優(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H01M8/04GK202282420SQ20112037783
公開日2012年6月20日 申請日期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, 韓福江 申請人:中國運載火箭技術(shù)研究院, 北京航天發(fā)射技術(shù)研究所