[发明专利]一种具有燃料腔的被动式直接甲醇燃料电池及其组装方法

说明书

本发明公开了一种具有燃料腔的被动式直接甲醇燃料电池及其组装方法，该电池包括固定连接的阴极极板和阳极极板，阴极极板和阳极极板之间从下到上依次设置有阴极、电解质膜和阳极；阳极甲醇溶液单纯利用重力、毛细作用和自然对流等方法进行传输，阴极采用氧气或空气作为氧化剂，不使用动力泵，摒弃了外置的甲醇蠕动泵和空气泵的特点，并且不需要单独的温度控制系统和水管理系统，大大简化了电池结构，减少了电池的功耗，提高了能量利用率。

【技术领域】

本发明属于低温液体燃料电池领域，涉及一种具有燃料腔的被动式直接甲醇燃料电池及其组装方法。

【背景技术】

随着能源短缺和环境恶化日益严重，燃料电池作为一种高效洁净的发电装置引起了人们的高度重视。燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能持续不断地转化成电能的电化学装置。在环境与能源备受人们关注的今天，燃料电池受到各国政府和科技人员的重视，近年来在突破多项关键技术的基础上，燃料电池得到广泛应用。

直接甲醇燃料电池(DMFC)是将存储于甲醇中的化学能直接转化为电能的一种电化学反应装置，具有甲醇燃料来源丰富、价格低廉、易于存储、便于携带等优点。目前主动式DMFC的物料传输与管理需要依靠辅助设备(泵、风扇、阀等)强制实现，增加了系统功耗，使电池结构更加复杂。鉴于以上问题，有必要提供一种可以解决以上技术问题的燃料电池。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有燃料腔的被动式直接甲醇燃料电池及其组装方法；该电池及其制备方法极大地简化了电池结构和成本，且能够显著提升电池输出功率，使得DMFC商业化成为可能。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有燃料腔的被动式直接甲醇燃料电池，包括固定连接的阴极极板和阳极极板，阳极极板在阴极极板的上方；阳极极板上设置有燃料腔，燃料腔内放置有甲醇燃料，燃料腔的底部连通至阳极极板和阴极极板之间的空间；阴极极板上开设有矩形槽，矩形槽通过阴极极板的两个侧壁和外部连通；

阴极极板和阳极极板之间从下到上依次设置有阴极、电解质膜和阳极；阴极包括阴极集流体，阴极集流体的下部固定连接有微孔层，阴极集流体的上部固定连接有阴极催化剂层；阳极包括阳极集流体，阳极集流体上固定连接有阳极催化剂层；所述阳极集流体和阴极集流体均为泡沫镍；所述矩形槽、阴极催化剂层和阳极催化剂层的形状、面积均向相等，且三者的中心在同一直线上。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述阴极极板和阳极极板均为有机玻璃。

优选的，所述阴极催化剂层为单组元非贵金属催化剂或多组元复合催化剂；阳极催化剂层为PtRu/C或Pd/C。

优选的，电解质膜为高分子纤维膜或阴离子电解质膜。

优选的，所述燃料腔通过连接孔连通至阳极极板和阴极极板之间，连接孔贯穿阳极极板的上表面和下表面。

优选的，所述阴极极板上开设有两个通孔，两个通孔分别将阴极极板的两个侧壁和矩形槽连通。

一种具有燃料腔的被动式直接甲醇燃料电池组装方法，包括以下步骤：

步骤1，制备阳极；

将阳极催化剂和粘结剂超声混合形成膏状，均匀涂覆到阳极集流体上，真空烘干后压制成型，在阳极集流体上制备出阳极催化剂层，制备出阳极；

步骤2，制备阴极；

将阴极催化剂、导电剂和粘结剂混合后，通过无水乙醇分散，形成混合物，将混合物涂覆到阴极集流体上，形成阴极催化剂层，将阴极集流体放置在微孔层上，将上述结构通过在粉末压片机上静压得到阴极；

步骤3，组装电池；