[发明专利]燃料电池极板及使用该极板的燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池极板，特别是一种质子交换膜燃料电池的极板及使用该极板的燃料电池。

背景技术

近年来，燃料电池技术有了许多重大突破，其中质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)受到相当大的关注，世界各国政府以及企业界无不投入相当大的研发能量。

质子交换膜燃料电池除了具有无污染，能量转换效率高等一般燃料电池的优点外，更具备接近常温操作以及激活迅速的特性，特别适合运输动力，可携式电力以及家用发电。

构成质子交换膜燃料电池的关键组件包括电极(electrode)、质子交换膜(electrolyte membrane)与极板(polar plate)等。在采用氢气为燃料，空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化剂作用下发生电化学反应产生质子并释放出电子。质子交换膜帮助质子从阳极区迁移到阴极区。在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成氧负离子，并与阳极区迁移过来的质子反应，生成产物水并释放出热量。与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能。阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达：

阳极反应：H₂→2H⁺+2e

阴极反应：1/2O₂+2H⁺+2e→H₂O+热量

由以上的反应式可以看出，质子交换膜燃料电池直接将氢气的化学能经与氧气电化学反应转化为电能、热能和反应产物水。因此，有效管理质子交换膜燃料电池运行时产生的水和热，对提高质子交换膜燃料电池的性能起着至关重要的作用。特别地，质子交换膜燃料电池中一般约有40％～50％的能量耗散为热能，从而使质子交换膜燃料电池的温度升高。如果不能将质子交换膜燃料电池运行时产生的热量及时散发，将导致质子交换膜缺水、干燥，这将严重降低质子交换膜的质子传递能力和质子交换膜燃料电池的整体效能。

因此有关质子交换膜燃料电池的散热是目前业界亟需克服的难题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有散热功能的燃料电池极板及使用该极板的燃料电池。

一种燃料电池极板，该极板的一表面上设有流道。其中，该极板内设有若干槽道，这些槽道从该极板的一侧延伸至该极板的另一侧且未与极板上的流道相通。

一种燃料电池，括一下极板、一上极板、一中极板和二膜电极组，这两个膜电极组位于该中极板的相对两侧并夹设于该下极板与该上极板之间。其中，该中极板的相对两表面上分别设有流道，该中极板内还设有若干槽道，这些槽道从该中极板的一侧延伸至该中极板的另一侧且未与该中极板上的流道相通。

与现有技术相比，本发明在极板上设置槽道，可令冷却气体、液体流经该极板进而将燃料电池产生的热量及时散发，以确保整个燃料电池工作于正常的温度范围内，从而可确保整个燃料电池正常、稳定地工作。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明燃料电池一实施例的结构示意图。

图2为图1所示燃料电池中的一下极板的立体图。

图3为图2中下极板的俯视图。

图4为图1所示燃料电池中的一中极板的立体图。

图5是沿图4中的中极板的中部截开的剖面图。

图6是为本发明燃料电池另一实施例中的中极板的剖面图以及一分流结构和一汇流结构。

具体实施方式

图1 所示为本发明燃料电池一实施例的结构示意图。该燃料电池100包括一下极板10、一上极板30、一中极板90和二膜电极组20，这两个膜电极组20位于该中极板90的相对两侧并夹设于该下极板10与该上极板30之间。换言之，该燃料电池100是由该下极板10、一个膜电极组20、该中极板90、另一个膜电极组20及该上极板30自下向上依次叠加而成。

每一膜电极组20包括一质子交换膜21、两催化剂层22、23及两气体扩散层24、25，该两催化剂层22、23分别夹设于该质子交换膜21与该两气体扩散层24、25之间。该两气体扩散层24、25由多孔性材料制成。