[实用新型]一种直接甲醇燃料电池堆系统

说明书

本实用新型公开了一种直接甲醇燃料电池堆系统，包括设置有栅栏状网格片的封装外壳、设置在所述封装外壳内的电池堆、注液系统、排液系统、外围电路控制系统，所述的电池堆包括至少一层通过螺栓组叠加紧固的子电池堆，每层子电池堆包括有若干单燃料电池，相邻单燃料电池的阳极腔之间通过两条槽道连通，位于每层子电池堆最左端的单燃料电池的阳极腔与所述注液系统相连通，最右端的单燃料电池的阳极腔与所述排液系统相连通，所述外围电路控制系统通过电路连接电池堆、注液系统、排液系统。本实用新型可有效地缓解阳极气阻、阴极水淹，并减小流场板的阻抗，减轻电池堆的重量、简化电池堆结构，从而更好实现全被动式燃料电池堆，提升电池堆的性能。

技术领域

本实用新型涉及直接甲醇燃料电池技术领域，具体涉及一种直接甲醇燃料电池堆系统。

背景技术

直接甲醇燃料电池凭借其燃料来源广、能量密度高、结构简单、燃料补给快、安全性好等优势被业界认为是最有可能替代传统电源并率先实现市场化的一类燃料电池。它在面向传统主流消费电子产品市场、新兴市场的移动便携电源和单兵作战装备等领域都具有广阔发展前景。与目前在市面上应用较为广泛的锂离子电池相比，直接甲醇燃料电池能量密度和续航时间可提升五倍以上。

但当前主流应用的直接甲醇燃料电池仍存在阳极气阻严重、阴极侧水淹严重、流场板阻抗大、重量偏高等问题，很大程度制约了其市场化，远不能满足工业发展的需求。目前，大部分的研究者在解决这些问题时主要集中于被动式的直接甲醇燃料单电池，而对被动式的直接甲醇燃料电池堆的探究却较少，而后者存在更高的应用价值。此外，传统电池堆多是由单个单电池逐一堆叠而成，这样的电堆不仅体积较大，而且散热条件较差，多需要增加翅片等散热结构来进行电堆的热管理，由此造成整个电堆体积增加、结构也更为复杂。

实用新型内容

为有效地缓解阳极气阻、阴极水淹，并减小流场板的阻抗，减轻电池堆的重量、简化电池堆结构，从而更好实现全被动式燃料电池堆，提升电池堆的性能，本实用新型公开了一种直接甲醇燃料电池堆系统。

本实用新型通过如下技术方案实现：

一种直接甲醇燃料电池堆系统，包括设置有栅栏状网格片的封装外壳、设置在所述封装外壳内的电池堆、注液系统、排液系统、外围电路控制系统，所述的电池堆包括至少一层通过螺栓组叠加紧固的子电池堆，每层子电池堆包括有在同一平面上行列式分布且通过导体依次串联的若干单燃料电池，相邻单燃料电池的阳极腔之间通过两条槽道连通，位于每层子电池堆最左端的单燃料电池的阳极腔与所述注液系统相连通，最右端的单燃料电池的阳极腔与所述排液系统相连通，所述外围电路控制系统通过电路连接电池堆、注液系统、排液系统，用于控制电池堆的注排液、电池堆输出电能的监控及调节。

进一步地，每个所述的单燃料电池均有包括有：膜电极组件、位于膜电极组件上下两侧的两PTFE密封垫片、分别位于两PTFE密封垫片外侧的阳极集电板和阴极集电板、分别位于阳极集电板和阴极集电板外侧的阳极支撑板和阴极支撑板，所述阳极集电板包括阳极导电引出框和嵌入在所述阳极导电引出框内的导电鱼鳞状拉伸网，所述阴极集电板包括阴极导电引出框和嵌入在所述阴极导电引出框内的导电鱼鳞状拉伸网；所述拉伸网贴合所述膜电极组件一面的各节点为粗糙面，相对的另一面的各节点为光滑面；所述的拉伸网既起到流场板的作用，均匀分配燃料，同时起到导电的作用，传导电子；所述膜电极组件包括依次叠加设置的阴极多孔气体扩散层、阴极催化层和质子交换膜、阳极催化层、阳极多孔气体扩散层。

进一步地，所述阳极集电板中的拉伸网与所述阴极集电板中的拉伸网在平面上的放置方向相差90度；位于同一层的各阳极集电板中，位于两端的阳极集电板与中间部分的阳极集电板在平面上的放置方向相差90度；位于同一层的各阴极集电板中，位于两端的阴极集电板与中间部分的阴极集电板在平面上的放置方向相差90度。这样可以有效缩短电池堆横向的长度，使整个电堆的结构更加紧凑。