[发明专利]自吸式纸基微流体燃料电池堆

说明书

本发明提供一种自吸式纸基微流体燃料电池堆，包括：上盖板和下盖板；设置在上盖板和下盖板之间的主体，主体包括：多个竖直堆叠的燃料电池单体；集流器，设置在上盖板和主体之间。本发明通过燃料电池单体的竖直紧密堆叠，基于毛细流动实现了多个燃料电池单体阳极液和阴极液的同时自动进液，解决了微流体燃料电池堆中阳极液和阴极液进液时复杂的流体分配问题，减小了微流体燃料电池堆的体积，并摆脱了微流体燃料电池堆进液时对外泵的依赖，且燃料电池单体中双阳极与双阴极的设置，既促进了反应液的充分利用，又可通过气体扩散层的直接接触实现燃料电池单体间的电连接，减少系统复杂度。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种自吸式纸基微流体燃料电池堆。

背景技术

随着便携式电子设备的不断发展，对于微型电源的需求越来越大。微流体燃料电池作为一种无须质子交换膜的新型微型电源，具有良好的应用前景。然而由于自身尺寸的限制，微流体燃料电池单体的放电性能较低，无法满足实际需求，发展微流体燃料电池堆势在必行。

然而，相关技术中，微流体燃料电池堆普遍需要外泵来保持反应液的稳定层流以及复杂的流体分配网络来实现燃料电池单体间流体的均匀分配，系统能量效率较低，体积较大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种自吸式纸基微流体燃料电池堆，本发明通过纸基燃料电池单体的竖直紧密堆叠，基于毛细流动实现了多个燃料电池单体阳极液和阴极液的同时自动进液，解决了微流体燃料电池堆中阳极液和阴极液进液时复杂的流体分配问题，减小了微流体燃料电池堆的体积，并摆脱了微流体燃料电池堆进液时对外泵的依赖，多个燃料电池单体同时进行毛细流动所产生的协同作用，加大了反应液在Y型纸基流道中的流速，有效增强了微流体燃料电池堆的放电性能，且燃料电池单体中双阳极与双阴极的设置，既促进了反应液的充分利用，又可通过气体扩散层的直接接触实现燃料电池单体间的电连接，无需在每个燃料电池单体中添加集流器，减少系统复杂度。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提出了一种自吸式纸基微流体燃料电池堆，包括：上盖板和下盖板；设置在所述上盖板和所述下盖板之间的主体，所述主体包括：多个竖直堆叠的燃料电池单体，其中，每个所述燃料电池单体包括：一个Y型纸基流道和四个矩形电极，所述Y型纸基流道包括：主流道、第一分流道、第二分流道，所述第一分流道的第一入口插入盛有阳极液的培养皿中，所述第二分流道的第二入口插入盛有阴极液的培养皿中，所述主流道的出口插入吸收盘中，所述阳极液和所述阴极液在毛细作用下分别自发进入所述第一分流道和第二分流道，交汇流入所述主流道，并通过所述主流道的出口流入吸收盘；所述矩形电极由气体扩散层和催化剂层构成，所述催化剂层与所述Y型纸基流道直接接触，所述燃料电池单体之间通过气体扩散层直接接触实现电连接，所述矩形电极包括两个阳极矩形电极和两个阴极矩形电极，所述阳极矩形电极分别位于所述第一分流道侧且距离所述第一分流道和所述第二分流道的交汇处1.5cm的上下方，所述阴极矩形电极分别位于所述第二分流道侧且距离所述第一分流道和所述第二分流道的交汇处1.5cm的上下方，所述阳极与所述阴极间隔为2mm；集流器，所述集流器设置在所述上盖板和所述主体之间，所述集流器包括一个阳极集流器和一个阴极集流器，所述阳极集流器与所述主体中最上方的燃料电池单体的阳极矩形电极直接接触，所述阴极集流器与所述主体中最上方的燃料电池单体的阴极矩形电极直接接触；所述上盖板和所述下盖板为矩形，所述上盖板和所述下盖板的第一侧边缘位于Y所述第一分流道和所述第二分流道的交汇处，第二侧边缘位于所述主流道的出口的上游，第三侧边缘和第四侧边缘露出集流器，且所述上盖板和所述下盖板在所述主流道上游的左右两边对称分布有两个通孔，所述通孔内安装有螺栓螺母以固定微流体燃料电池堆。

本发明上述提出的自吸式纸基微流体燃料电池堆，还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，Y型纸基流道为纤维素层析滤纸。

根据本发明的一个实施例，所述主流道宽度为1.4cm-1.6cm。