[发明专利]阳极具有渗透可排气膜的平铺式微流体直接甲醇燃料电池

说明书

本发明公开了一种阳极具有渗透可排气膜的平铺式微流体直接甲醇燃料电池，从上到下为有机玻璃层、PDMS层和导电玻璃层，PDMS层的中部设置有主微流道，导电玻璃层上对应主微流道的中心设置刻蚀区，该刻蚀区将主微流道分隔成阳极主微流道和阴极主微流道，在阳极主微流道和阴极主微流道的左右两端分别对称设置入口微流道和出口微流道；机玻璃层上对应阳极主微流道设置有条形透气孔，条形透气孔的下端孔口上覆盖二氧化碳气体扩散层；导电玻璃层上对应阳极主微流道的位置喷涂有阳极催化剂，导电玻璃层上对应阴极主微流道设置条形进气孔，条形进气孔上端孔口上覆盖氧气扩散层，在氧气扩散层的上表面喷涂有阴极催化剂除质子交换膜，节约成本，能有效排除阳极产物。

技术领域

本发明涉及一种直接甲醇燃料电池，特别涉及一种微型的阳极具有渗透可排气膜的平铺式微流体直接甲醇燃料电池。

背景技术

近年来随着化石能源的日益枯竭，新能源的开发已经成为世界性的紧迫难题，燃料电池以发电效率高、可靠性好、比能量高、清洁污染小等特点受到越来越多的关注。直接甲醇燃料电池是一种在质子交换膜燃料电池的基础上发展起来的，直接利用甲醇水溶液作为燃料，以大气中的氧气作为阴极氧化剂的燃料电池。

直接甲醇燃料电池的工作原理如图1所示为：

在电池阳极侧，甲醇经扩散层到达阳极催化层，被电化学氧化生成二氧化碳、氢离子(质子)和电子；在电池阴极侧，氧气经过气体扩散层传输至阴极催化层，与从阳极迁移过来的质子以及从外电路传导过来的电子发生电化学还原反应生成水。除了这些基本过程外还有更为复杂的传输和反应过程，质子交换膜对甲醇分子的隔离效果较差，会使得甲醇分子跨膜渗透达到阴极催化层(燃料渗透)，在阴极催化剂的作用下直接发生电化学氧化，降低阴极电位(混合电位)和产生额外的电流(寄生电流)消耗氧气。此外在电池阳极侧，甲醇氧化产生的二氧化碳会形成气泡，随着电化学反应的进行持续增长、聚合并形成气弹，会阻碍燃料溶液向阳极催化层的传输，并且会使电解液产生波动，降低溶液的导电性能，从而降低电池综合性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种阳极具有渗透可排气膜的平铺式微流体直接甲醇燃料电池，取消质子交换膜，能有效降低甲醇渗透到阴极，能有效排除阳极产生的二氧化碳。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种阳极具有渗透可排气膜的平铺式微流体直接甲醇燃料电池，其特征在于：从上到下由有机玻璃层、PDMS层和导电玻璃层组成，所述PDMS层的中部设置有主微流道，所述导电玻璃层上对应主微流道的中间位置设置刻蚀区，所述刻蚀区沿着主微流道的长度方向延伸，所述刻蚀区两侧的主微流道分别为阳极主微流道和阴极主微流道，在阳极主微流道和阴极主微流道的左右两端分别对称设置入口微流道和出口微流道；所述有机玻璃层上对应入口微流道和出口微流道设置有流体注入口和流体出口，所述有机玻璃层上对应阳极主微流道设置有条形透气孔，所述有机玻璃层的侧面的下端对应条形透气孔的位置设置二氧化碳气体扩散层插槽，二氧化碳气体扩散层从该二氧化碳气体扩散层插槽插入覆盖条形透气孔的下端孔口；

所述导电玻璃层上对应阳极主微流道的位置喷涂有阳极催化剂；

所述导电玻璃层上对应阴极主微流道设置条形进气孔，所述导电玻璃层的侧面上端对应条形进气孔的位置设置有氧气扩散层插槽，氧气扩散层从该氧气扩散层插槽插入覆盖在条形进气孔的上端孔口，在所述氧气扩散层的上表面喷涂有阴极催化剂。