[发明专利]自呼吸甲醇燃料电池堆及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种自呼吸甲醇燃料电池堆及其系统。

背景技术

燃料电池通过氧与氢结合成水的电化学反应而发电，其基本组成有电极、电解质、燃料和催化剂。甲醇燃料电池是以甲醇为燃料的燃料电池，属于质子交换膜燃料电池，具有能量密度高和环境友好等优点，已得到相当多的研究。发展到现在，在小型轻便电源上，自呼吸甲醇燃料电池由于续航时间很长而展现出很大的应用潜力。自呼吸甲醇燃料电池以甲醇溶液做燃料，以空气中的氧气做氧化剂，在膜电极的阳极，甲醇在室温附近被氧化，放出电子和二氧化碳，电子通过质子交换膜到达阴极，与阴极的氧反应生成水，同时放出电能，可对外做功。不过，目前自呼吸甲醇燃料电池也存在很多的问题，如一般采用较低浓度的甲醇溶液做燃料，导致不能充分体现其能量密度高的优势，而且，由于催化剂的不稳定，也大大影响了电池的使用寿命。

为了发挥燃料电池的性能优势，人们已做了很多的工作，如专利号为ZL200610150907.1的中国专利文献采用一种具有双面同性电极阵列结构的燃料电池系统来增加电池的体积效率；专利号为ZL200410056815.8的中国专利文献采用一种阻醇膜阻止甲醇的透过，从而提高电池性能，提高燃料利用率；专利号为ZL03155792.9的中国专利文献公开了一种直接醇类燃料电池的膜电极，来提高电池的性能；申请号为200910066724.5的中国专利文献设计了一种被动式自呼吸直接液体燃料电池，其采用一种不饱和聚酯玻璃纤维增强板做支撑板，提高了自呼吸燃料电池的性能，并简化了多电池集成工艺。

上述现有技术推动了自呼吸甲醇燃料电池研究的发展，但是，在自呼吸燃料电池中仍存在一个特别严重的问题，即阴极水淹问题，由于采用空气自呼吸阴极，生成的水很难排出，从而导致催化剂被水淹没而失效，使得燃料电池不能正常工作。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种自呼吸甲醇燃料电池堆及其系统，该自呼吸甲醇燃料电池堆系统能避免阴极催化剂被水淹没，从而保证电池系统正常运行。

本发明提供一种自呼吸甲醇燃料电池堆，包括：

用于固定电池堆的第一端板和第二端板；

所述第一端板上贴合有阳极集流板，设置有甲醇进口；

所述阳极集流板贴合有阳极板；

所述第二端板上贴合有阴极集流板，设置有甲醇出口；

所述阴极集流板贴合有阴极板，所述阴极板表面上设置有阴极流场；

在所述阳极板和所述阴极板之间依次设置有若干双极板，所述双极板包括阳极侧和阴极侧，所述阴极侧表面设置有阴极流场；所述阳极板与第一个双极板的阴极侧相邻，所述阴极板与最后一个双极板的阳极侧相邻；

所述阳极板和第一个双极板之间、各双极板之间、最后一个双极板和阴极板之间均设置有膜电极；

所述阴极板的阴极流场和各双极板的阴极流场上均设置有引水槽，所述引水槽中放置有吸水纤维；

所述第二端板、阳极板、阴极板、各双极板、各膜电极上均设置有阴极水集流孔，各阴极水集流孔相通。

优选的，所述引水槽的方向与所述阴极流场的楞的方向垂直。

优选的，所述引水槽的宽度为0.2mm~2mm，所述引水槽的深度为0.2mm~1.5mm，所述引水槽的数量为1条/cm~2条/cm。

优选的，所述吸水纤维为棉纤维。

本发明提供一种自呼吸甲醇燃料电池堆系统，包括：

纯甲醇罐；

第一进口与所述纯甲醇罐的出口相通的甲醇混合罐；

进口与所述甲醇混合罐的液体出口相通的第一隔膜泵；

甲醇进口与所述第一隔膜泵的出口相通的上文所述的自呼吸甲醇燃料电池堆；

进口与所述自呼吸甲醇燃料电池堆的阴极水集流孔相通的第二隔膜泵。

优选的，所述第二隔膜泵的出口与所述甲醇混合罐的第二进口相通。