[发明专利]一种基于聚合物双极端板层叠式被动直接甲醇燃料电池组

说明书

技术领域

    本发明涉及的领域是直接甲醇燃料电池，具体涉及一种基于聚合物双极端板的层叠式被动直接甲醇燃料电池组。 

背景技术

直接甲醇燃料电池（DMFC）作为一种微型便携式能源，较高的比能量和能量转化效率是其吸引人们的主要优势。同时固定的外部结构和可随时填充的液体燃料，也为用户提供了便利条件，它结构简单，响应时间短，操作也很方便。相对于主动式直接甲醇燃料电池，被动式直接甲醇燃料电池不需要如泵、风扇等有源的辅助设备供给燃料，直接利用扩散和自然对流等原理对电池进行燃料供给，不但大大降低了电池系统的复杂性，有利于集成应用，而且减少了寄生能量损失，提高了电池系统的能量密度。目前的被动式直接甲醇燃料电池组多为平面型结构，由6节或少于6节单池集成，该结构对于多节（大于10）的集成会受到使用空间的限制，集成度较低。并且传统的聚合物镀膜双极板导电性差，难以满足高功率输出的需求。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于聚合物双极端板的层叠式被动直接甲醇燃料电池组，解决被动式直接甲醇燃料电池组无法多节集成以及聚合物镀膜双极板功率较低的问题。 

基于聚合物双极端板的层叠式被动直接甲醇燃料电池组，包括一个阳极聚合物单极端板、一个阴极聚合物单极端板、一个或一个以上聚合物双极端板、金属集电极和膜电极。两个聚合物单极端板相对设置在电池组的两端，两个聚合物单极端板相对的两个面上设置有单片的金属集电极，两块单片金属集电极之间设置有多个结构完全相同的单元，每个单元包括四块胶垫、两块膜电极、一块聚合物双极端板和一块双片金属集电极，按胶垫、膜电极、胶垫、聚合物双极端板、胶垫、膜电极、胶垫的顺序连接，双片金属集电极设置在聚合物双极端板的两端；电池组按照阳极聚合物单极端板、单片的金属集电极、多个单元、单片的金属集电极、阴极聚合物单极端板的顺序串接，并通过螺栓固定。 

所述的聚合物双极端板阳极侧中心设置有正方形凹槽，阴极侧设置有气体进料沟槽； 

所述的单片的金属集电极为不锈钢薄片，并开多个通孔以传递反应物，

所述的双片金属集电极为两块相连且平行设置单片的金属集电极，双片金属集电极为一体成型结构；

所述的单片的金属集电极和双片金属集电极进行溅射或化学镀处理，涂层为Au、Pt或TiN；

所述的阳极聚合物单极端板侧面中心设置有正方形凹槽；

所述的阴极聚合物单极端板侧面设置有气体进料沟槽；

所述的阳极聚合物单极端板上的正方形凹槽和双极端板阳极侧中心设置有正方形凹槽的有效面积与膜电极的有效面积相同。

所述的聚合物双极端板、阳极聚合物单极端板、阴极聚合物单极端板的材料为有机玻璃、ABS或工程塑料。 

本发明的优点在于：该电池组具有结构新颖，重量轻，安装简单，材料成本低，易加工，机械强度较高等优点，适用于便携式电源应用。层叠式的组装设计，使得本电池组所占的体积较小，当节数较多的电池串联时本结构仍然适用。集电极的采用解决了传统聚合物双极板镀金属膜导电性不好，输出性能低的问题。集电极的一体化也使得电池组整体的内阻较低，有效的减少功率损失。该电池组采用全被动式进液方式，可以大大减小电池组系统的体积，不需要外接电源及辅助设备，具有快速启动和较高功率输出效性，是一种有效的便携式电源。 

附图说明

图1为本发明电池组的爆炸图； 

图2是聚合物双极端板阳极结构示意图；

图3是聚合物双极端板侧视图；

图4是聚合物双极端板阴极结构示意图；

图5是双片金属集电极结构示意图；

图6是本发明电池组组装后效果图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作更详细的描述： 

如图1所示，一种基于聚合物双极端板的层叠式被动直接甲醇燃料电池组，包括一个阳极聚合物单极端板1、一个阴极聚合物单极端板6、一个或一个以上聚合物双极端板、金属集电极和膜电极。两个聚合物单极端板相对设置在电池组的两端，两个聚合物单极端板相对的两个面上设置有单片的金属集电极，两块单片金属集电极之间设置有多个结构完全相同的单元，每个单元包括四块胶垫2、两块膜电极3、一块聚合物双极端板4和一块双片金属集电极5，按胶垫、膜电极、胶垫、聚合物双极端板、胶垫、膜电极、胶垫的顺序连接，双片金属集电极设置在聚合物双极端板的两端；