[发明专利]一种燃料电池的扩散层结构无效
申请号: | 200610028975.0 | 申请日: | 2006-07-14 |
公开(公告)号: | CN101106198A | 公开(公告)日: | 2008-01-16 |
发明(设计)人: | 顾志军;顾一雄;吴德勇 | 申请(专利权)人: | 上海清能燃料电池技术有限公司 |
主分类号: | H01M4/86 | 分类号: | H01M4/86;H01M8/02 |
代理公司: | 上海科盛知识产权代理有限公司 | 代理人: | 赵志远 |
地址: | 200030上海市*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 燃料电池 扩散 结构 | ||
技术领域
本发明涉及燃料电池,尤其涉及一种小型燃料电池膜电极的具有自增湿功能的扩散层结构。
背景技术
燃料电池采用氢气为燃料,氧气为氧化物,其化学反应的副产品是水,无其它有害物质,是一种安全、可靠、清洁、环境友好的发电装置。随着燃料电池技术的完善,已在大到潜艇、汽车,小到手提电脑、手机上得到应用。
随着燃料电池应用面的扩大,人们也越来越关心其的实际应用和可操作性。对于一些小型的燃料电池,不可能配置气体加湿装置、配置冷却风机、冷却水箱,应尽量依靠电池本身的合理配置,解决增湿等问题,避免零件多,其系统应力求简单。这样可操作方便,重量轻,体积小,成本低、市场广。因此,不断设计出新颖的具有自增湿的扩散层非常重要的工作。
目前,在市场上可得到的氢燃料电池,其在氢侧或氧侧的扩散层只有一层。为保证质子以水合离子能传输,应在氢气或氧气进气时需要对该扩散层进行加湿,为此在燃料电池中必须设计气体通道、水道和电子通道,达到传质、输送和分配,以及设计排水、排水阀以排除过多的水分以使电极中达到水平衡,结果造成其结构复杂、安装不便、使用寿命低和成本昂贵等一系列缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池的扩散层结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种燃料电池的扩散层结构,其特征在于,该扩散层结构包括至少两层扩散层,该至少两层扩散层包括扩散层1、扩散层2。
所述的至少两层扩散层包括扩散层1、扩散层2、扩散层3。
所述的至少两层扩散层包括扩散层1、扩散层2、扩散层3、扩散层4。
所述的扩散层由两层致密性不同的扩散层组成,与质子交换膜结合的扩散层1的致密性大于扩散层2。
所述的扩散层1的材料密度为0.6~2g/cm3,孔隙率为10%~40%,所述的扩散层2的材料密度为0.1~0.6g/cm3,孔隙率为40%~95%。
所述的扩散层由三层致密性不同的扩散片组成,与质子交换膜结合的为扩散层3,其致密性小于扩散层1,大于扩散层2,且扩散层1的致密性大于扩散层2、大于扩散层3。
所述的扩散层3的材料密度为0.4~1.3g/cm3,孔隙率为20%~60%;所述的扩散层1的材料密度为0.6~2g/cm3,孔隙率为10%~40%;所述的扩散层2的材料密度为0.1~0.6g/cm3,孔隙率为40%~95%。
所述的扩散层1、2、3、4的材料选自于包括金属网、碳纸、碳布或导电透气复合材料。
所述的导电透气复合材料含有至少20~65%wt塑料填充导电材料,0~40%wt碳纤维、35~80%wt碳粉。
所述的塑料填充导电材料可选自PTFE(聚四氟乙烯)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)或它们的组合。
所述的扩散层1和质子交换膜上的催化剂层直接接触,中间无其它中间层。
所述的扩散层3和质子交换膜上的催化剂层直接接触,中间无其它中间层。
与现有技术相比,本发明提供了一种新的具有自增湿功能的扩散层,其特点是应用在不同需要的燃料电池中,能保住水分,使膜始终处于湿润的状态,使电池中的质子以水合离子的形式得以传输。不需外加气体增湿器,不需排水、排气阀等复杂的系统,能保证发电装置正常工作。本发明燃料电池结构简单、安装方便、成本较低,同时对提高燃料电池的发电性能和延长寿命等有积极的影响。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图;
图2为本发明实施例2的结构示意图;
图3为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
一种燃料电池的扩散层结构,该扩散层结构包括至少两层扩散层,该至少两层扩散层包括扩散层1、扩散层2。
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