[实用新型]一种燃料电池气体扩散层和燃料电池

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池气体扩散层和燃料电池，所述燃料电池气体扩散层包括本体，本体的上表面分布有至少一个凹槽，凹槽的横截面积沿本体的厚度方向自上而下逐渐变小。本实用新型的燃料电池气体扩散层加工制作简单，仅需在气体扩散层本体上开设凹槽，且凹槽的横截面积沿本体的厚度方向自上而下逐渐变小，这样可同时提高气体扩散层横向和纵向的水气输运能力，防止水淹现象的出现，使催化剂不被水淹而影响利用率，而且凹槽与通孔相比，具有不完全通透性，从而保护催化剂不被气流破坏，提高催化剂利用率。因此，包括本实用新型提供的气体扩散层的燃料电池，其在性能、可靠性和寿命各方面均有所提高。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池气体扩散层和燃料电池。

背景技术

随着世界人口不断增加以及发展中国家的工业化进程加快，环境污染和能源危机的问题愈演愈烈，大力发展新能源技术已经成为人类社会的共识。质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其效率高、能量密度大、工作温度低、启动速度快等优点在汽车等移动设备领域有着广泛的应用。

尽管质子交换膜燃料电池作为车用动力已经开始实现早期的商业化发展，但是必须经受高电流、冷启动、变工况、空气污染与杂质等复杂工况和严酷环境的考验，其中燃料电池水管理将是其提高性能、功率密度以及耐久性的主要方式和挑战。

气体扩散层是引导反应气进入催化层发生反应，同时将产物水排出的关键组件，是水管理的重要对象。尤其在高电流密度条件下，扩散层内的水淹问题更为严重。

目前，为了提高气体扩散层的排水性能，报道的方法有在气体扩散层中加工圆柱形通孔，但是这种方法会引起水聚集在打孔部位淹没催化剂从而降低催化剂利用率，同时也不利于对催化剂的保护；还有方法是气体扩散层由多层结构构成，其中上层结构中加工圆柱形通孔，为水气的纵向传输提供快速通道，但是这种气体扩散层的制备复杂，且没有对孔做充分利用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种燃料电池气体扩散层和燃料电池，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种燃料电池气体扩散层，包括本体，所述本体的上表面分布有至少一个凹槽，所述凹槽的横截面积沿所述本体的厚度方向自上而下逐渐变小。

进一步地，所述凹槽的底部靠近所述本体的下表面。

进一步地，所述凹槽为锥形槽。

进一步地，所述锥形槽的顶点在所述本体的下表面上。

进一步地，所述锥形槽的锥角为20°～160°。

进一步地，所述凹槽由阶梯孔形成。

进一步地，所述本体为单层的碳纤维层。

进一步地，所述凹槽的表面设有疏水涂层。

进一步地，所述凹槽为多个形状相同的凹槽，均匀分布在所述本体上。

本实用新型还提供一种燃料电池，包括上述任一种燃料电池气体扩散层。

(三)有益效果

本实用新型提供的燃料电池气体扩散层加工制作简单，仅需在气体扩散层本体上开设凹槽，且凹槽的横截面积沿本体的厚度方向自上而下逐渐变小，这样可同时提高气体扩散层横向和纵向的水气输运能力，防止水淹现象的出现，使气体扩散层下方的催化剂不被水淹而影响利用率，而且凹槽与通孔相比，具有不完全通透性，从而保护催化剂不被气流破坏，提高催化剂利用率。因此，包括本实用新型提供的气体扩散层的燃料电池，其在性能、可靠性和寿命各方面均有所提高。

附图说明