[发明专利]一种测试用质子交换膜燃料电池

说明书

本发明提供了一种测试用质子交换膜燃料电池，涉及燃料电池技术领域。本发明提供的测试用质子交换膜燃料电池，包括上端板1、阴极板10、膜电极11、隔板6、阳极板12和下端板4，所述隔板6贴合在所述上端板1和下端板4之间，所述隔板设置有台阶孔9、气体分散区8和导电槽7；所述台阶孔9内依次贴合并封装阴极板10、膜电极11和阳极板12，所述上端板1与阴极板10直接接触，所述阳极板12与下端板4直接接触；所述膜电极11与所述台阶孔9的台阶端面92密封连接。本发明增加隔板结构，起到密封框作用，解决了测试用燃料电池双极板的密封问题；在隔板上设置气体分散区，促使气体均匀分布；通过导电槽板解决了电池引流的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种测试用质子交换膜燃料电池。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的结构包括端板、膜电极、流场板和集流板，所述膜电极包括气体扩散层、质子交换膜和催化层。其中流场板提供燃料和氧化剂流通的通道，集流板收集电子，通常由石墨或金属制成，是电极与外电路之间的电流通道。目前应用最广泛的电池结构是将流场板与集流板合二为一制成双极板，兼做反应气体流场通道和电流通道。

目前，装配PEMFC单电池时，为了保证气密性，板框式双极板的边缘设计有密封槽，配合密封圈将膜电极封装在阴极板和阳极板之间，外侧用端板进行压紧。双极板上加工出气体进出口、气体分散区以及气体反应区。反应气体从气体入口进入反应区，而且为了保证气体分散均匀，在进气口处设计气体分散区，增加了双极板设计加工难度。

中国发明专利CN105609803A公布了一种四合一电极燃料电池及其制备方法，包括贴合并起固定作用的上端板和下端板，上端板和下端板之间设置有相贴合的四合一阳极和四合一阴极，其中四合一阳极与上端板相扣合，四合一阴极与下端板相扣合，且四合一阳极和四合一阴极之间设置有阳离子交换膜，其反应气体入口在端板上呈对角线分布。然而，这种电池结构中，四合一电极和阳离子交换膜之间的密封性是通过施加外力进行压紧，密封效果差。而且反应气体只能从电极端面上进入反应区，气体分散不均匀，电池反应效率降低，电池性能测试困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试用质子交换膜燃料电池，该燃料电池的密封性好，气体分散均匀，燃料电池结构拆卸方便，可以重复使用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种测试用质子交换膜燃料电池，包括上端板1、阴极板10、膜电极11、隔板6、阳极板12和下端板4，所述隔板6贴合在所述上端板1和下端板4之间，所述隔板6设置有台阶孔9、气体分散区8和导电槽7；所述台阶孔9内依次贴合并封装阴极板10、膜电极11和阳极板12，所述上端板1与阴极板10直接接触，所述阳极板12与下端板4直接接触；所述膜电极11与所述台阶孔9的台阶端面92密封连接。

优选的，所述台阶孔9为变孔径的矩形孔，包括台阶孔顶部91和台阶孔底部93，所述台阶孔9的孔径缩小处的环形平面为台阶端面92，所述膜电极11贴合于所述台阶端面92上，所述阴极板10扣合进台阶孔顶部91，使阴极板10的内端面与膜电极11贴合，且阴极板10的外端面与上端板1的内端面平齐；所述阳极板12扣合进所述台阶孔底部93，使所述阳极板12的内端面与膜电极11贴合，且阳极板12的外端面与隔板6的外端面平齐。

优选的，所述上端板1、下端板4和隔板6的材质为聚碳酸酯、有机玻璃或亚克力板。

优选的，所述隔板6为双面加工结构，所述隔板6的每侧端面上设置两个对称的气体分散区8，所述气体分散区8的顶角部位做圆角过渡并分别与同侧上端板1或下端板4的气体进出口对应，所述气体分散区8的底边与所述台阶孔9的边缘连通，所述气体分散区8的深度分别与同侧阳极板12或阴极板10的厚度相同。