[发明专利]一种均匀流场板燃料电池及其工作方法

权利要求书

1.一种均匀流场板燃料电池，其特征在于：包括设置在燃料电池本体上的阳极流场板(1)、阳极集流板(2)、阳极电极(3)、交换膜(4)、阴极电极(5)、阴极集流板(6)和阴极流场板(7)；

阳极集流板(2)与阳极流场板(1)和阳极电极(3)相连，阳极电极(3)和阴极电极(5)通过交换膜(4)隔开，阴极集流板(6)与阴极电极(5)和阴极流场板(7)相连；

阳极流场板(1)为具有流路分布的流场板，阳极流场板(1)中设置有燃料进口(8)、燃料分配流路(9)、燃料供给支路(10)、产物排出支路(11)、产物回收流路(12)和燃料出口(13)；燃料进口(8)为燃料分配流路(9)进口与燃料电池外侧相连，燃料供给支路(10)进口与燃料分配流路(9)相连，燃料供给支路(10)出口通过阳极集流板(2)与阳极电极(3)相连，产物排出支路(11)进口通过阳极集流板(2)与阳极电极(3)相连，产物排出支路(11)出口与产物回收流路(12)相连，燃料出口(13)为产物回收流路(12)出口与燃料电池外侧相连；

燃料供给支路(10)和产物排出支路(11)为位于阳极流场板(1)中互相交错不连通且阵列排布的管路，阳极集流板(2)为具有阵列分布孔的平板，集流板中孔道与燃料供给支路(10)出口及产物排出支路(11)进口相连通；

阴极流场板(7)为具有流道的平板，所述阴极集流板(6)具有为与阴极流场板(7)流道相对应孔道的平板；

所述阴极流场板(7)中设置有蛇形流道、平行流道、非连续型流道或交指型流道；

所述阳极流场板(1)和阴极流场板(7)所用材料为无机非金属材料、金属复合材料或有机高分子材料。

2.如权利要求1所述的均匀流场板燃料电池，其特征在于：所述燃料分配流路(9)和产物回收流路(12)纵向设置在阳极流场板(1)中，产物排出支路(11)和燃料供给支路(10)为多条横向分布的支流管路，多条产物排出支路(11)等间距呈阵列式分布均匀布置在阳极集流板(2)侧面；多条燃料供给支路(10)等间距呈阵列式分布均匀布置在阳极集流板(2)侧面。

3.如权利要求2所述的均匀流场板燃料电池，其特征在于：多条产物排出支路(11)与多条燃料供给支路(10)交叉且等间距布置。

4.如权利要求1所述的均匀流场板燃料电池，其特征在于：所述燃料进口(8)位于阳极流场板(1)顶部，燃料出口(13)位于阳极流场板(1)底部。

5.如权利要求1所述的均匀流场板燃料电池，其特征在于：所述阴极集流板(6)和阳极集流板(2)材料为石墨等无机非金属或不锈钢等金属的导电材料。

6.如权利要求1所述的均匀流场板燃料电池，其特征在于：所述阳极电极和阴极电极为涂覆有相应催化剂具有多孔结构的导电金属材料或碳材料，结构上包括支撑层、催化层和扩散层。

7.如权利要求1所述的均匀流场板燃料电池，其特征在于：所述交换膜(4)为阳离子交换膜、阴离子交换膜或中性交换膜。

8.一种权利要求1所述均匀流场板燃料电池的工作方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S100：燃料均匀分配进入电极：

燃料电池未反应的燃料通过燃料进口(8)进入燃料电池阳极侧，在泵功的作用下通过燃料分配流路(9)均匀分配到燃料供给支路(10)，进入阳极电极(3)中；同时，氧化剂依次通过阴极流场板(7)和阴极集流板(6)进入阴极电极(5)中；

步骤S200：电池放电反应：

燃料在阳极电极(3)表面进行反应；

步骤S300：产物顺流流出：

燃料反应完成后，由每个燃料供给支路(10)出口流入的燃料经过阳极电极(3)从距离较近的产物排出支路(11)入口流出，汇流至产物回收流路(12)通过燃料出口(13)排出。