一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板制造技术

本发明专利技术属于燃料电池技术领域，尤其是一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，包括扩散层和催化层，扩散层和催化层相对的表面通过相变导热绝缘管固定连通，多个相变导热绝缘管以矩形阵列的方式分布在扩散层和催化层之间，相变导热绝缘管的中部外表面固定套接有质子交换膜，质子交换膜位于扩散层和催化层的之间，扩散层和催化层相背的表面均固定安装有定位框。该热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，通过设置扩散层和催化层相对的表面通过相变导热绝缘管固定连通，达到了将扩散层和催化层内部的热量进行导向传导的效果，防止扩散层和催化层内的热量积留对电池造成负面影响，从而解决了现有的燃料电池导热率低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板。
技术介绍
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高;另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。目前燃料电池在导热时所采用的流道主要分为单蛇形流道、多蛇形流道、交指形流道、仿生学分形异构流道，在仿生学分形异构流道中，使得流体在“光滑”的管路中流动，进而降低流体的压降并且最大限度的使支路的流体分布均匀，但双极板内的扩散层内的水在排出时对水内的热量回收率较低，主要是因为回收若经过流道，则导热率较低，且容易阻碍反应气体的流通，影响发电性能，且电极板采用的导体材料较重，容易增加整个电池的重量。
技术实现思路
基于现有的燃料电池导热率低、回收率低和质量较重的技术问题，本专利技术提出了一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板。本专利技术提出的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，包括扩散层和催化层，两个催化层相对的表面均固定连接有质子交换膜，两个催化层相背的表面分别与两个扩散层相对的表面固定连接，催化层相对的表面均固定连接有相变导热绝缘管，相变导热绝缘管的表面贯穿质子交换膜，多个相变导热绝缘管以矩形阵列的方式分布在催化层的表面。扩散层和催化层相背的表面均固定安装有定位框，定位框的内壁与两个催化层相背的表面分别固定连接有阴极板和阳极板，多个阴极板和阳极板分别矩形阵列分布在催化层相背的表面。扩散层的内部分别固定安装有导流管和流体管，导流管的顶端与相变导热绝缘管的内底壁固定连通，流体管的顶部与导流管的内壁固定连通。优选地，相变导热绝缘管的内壁通过热传导胶层固定粘接有防水薄膜，热传导胶层的内部设置有热传导胶，导流管贯穿至防水薄膜的内侧表面。优选地，扩散层的表面开设有出水槽，出水槽的内壁分别与导流管的底端和流体管的底端连通，流体管分为流体管一、流体管二、流体管三和流体管N，流体管一、流体管二、流体管三和流体管N的表面呈圆弧形状。优选地，流体管一、流体管二、流体管三和流体管N与导流管连接处呈螺旋分布。优选地，阴极板和阳极板的制作方法均包括步骤S1、取65%天然橡胶制成板状；S2、将板状的天然橡胶中部挖成中空，填入20%导电颗粒；S3、在板状的天然橡胶两侧表面开设圆形通孔，通孔内壁固定插接导电石墨棒，导电石墨棒表面与到导电颗粒接触。优选地，将步骤S2中中空状的天然橡胶内壁涂接一层炭黑，且炭黑的厚度为1mm-3mm。优选地，步骤S3中导电石墨棒表面与通孔内壁插接位置填充热传导胶。优选地，在步骤S2中导电颗粒内加入10%-15%导电胶，搅拌均匀，灌入天然橡胶中空位置内，并用与中空长度和宽度相适配的压条压制，使得导电颗粒与导电石墨棒表面粘接为一体。优选地，在导电胶内分别加入3%-5%防老剂、1%-2%二甲基硅油和3%白炭黑。本专利技术中的有益效果为：1、通过设置催化层相对的表面均固定连接有相变导热绝缘管，达到了将扩散层和催化层内部的热量进行导向传导的效果，防止扩散层和催化层内的热量积留对电池造成负面影响，从而解决了现有的燃料电池导热率低的技术问题。2、通过设置扩散层的内部分别固定安装有导流管和流体管，流体管一、流体管二、流体管三和流体管N与导流管连接处呈螺旋分布，达到了对仿生学分形异构流道进行空间立体式分布，可实现针对不同水流流量进行分流吸热导热的效果，当水流量较小时，可在端口偏低的流体管一内流动，流体管二、流体管三和流体管N用于反应气体流通，当水流量较大时，水被流体管一和流体管二同时分流出去，达到分流，流体管三和流体管N用于反应气体流通，充分利用多条流体管对水进行导流，同时管壁吸收一定热量，从而解决了现有的燃料电池导热率低、回收率低和质量较重的技术问题。3、通过设置阴极板和阳极板制作方法，达到了利用导电橡胶质轻导电的功能，在保持阴极板和阳极板导电的同时，减轻质量，从而解决了现有的燃料电池质量较重的技术问题。附图说明图1为本专利技术提出的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板的示意图；图2为本专利技术提出的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板的流体管结构分布立体图；图3为本专利技术提出的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板的扩散层结构剖视图；图4为本专利技术提出的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板的扩散层结构流水量小时剖视图；图5为本专利技术提出的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板的扩散层结构流水量大时剖视图。图中：1、扩散层；2、催化层；3、相变导热绝缘管；4、质子交换膜；5、定位框；6、阴极板；7、阳极板；8、导流管；9、流体管一；91、流体管二；92、流体管三；93、流体管N；10、防水薄膜；11、热传导胶层；12、出水槽。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-5，一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，如图1所示，包括扩散层1和催化层2，两个催化层2相对的表面均固定连接有质子交换膜4，两个催化层2相背的表面分别与两个扩散层1相对的表面固定连接，催化层2相对的表面均固定连接有相变导热绝缘管3，相变导热绝缘管3的表面贯穿质子交换膜4，多个相变导热绝缘管3以矩形阵列的方式分布在催化层2的表面。如图2所示，通过设置催化层2相对的表面均固定连接有相变导热绝缘管3，达到了将扩散层1和催化层2内部的热量进行导向传导的效果，防止扩散层1和催化层2内的热量积留对电池造成负面影响，从而解决了现有的燃料电池导热率低的技术问题；导热相变材料PC是热量增强聚合物，设计用于使功率消耗型电子器件和与之相连的散热片之间的热阻力降低到最小。如图1-2所示，扩散层1和催化层2相背的表面均固定安装有定位框5，定位框5的内壁与两个催化层2相背的表面分别固定连接有阴极板6和阳极板7，多个阴极板6和阳极板7分别矩形阵列分布在催化层2相背的表面。阴极板6和阳极板7的制作方法均包括步骤S1、取65%天然橡胶制成板状；S2、将板状的天然橡胶中部挖成中空，填入20%导电颗粒；S3、在板状的天然橡胶两侧表面开设圆形通孔，通孔内壁固定插接导电石墨棒，导电石墨棒表面与到导电颗粒接触；将步骤S2中中空状的天然橡胶内壁涂接一层炭黑，且炭黑的厚度为1mm-3mm；步骤S3中导电石墨棒表面与通孔内壁插接位置填充热传导胶；在步骤S2中导电颗粒内加入10%-15%导电胶，搅拌均匀，灌入天然橡胶中空位置内，并用与中空长度和宽度相适配的压条压制，使得导电颗粒与导电石墨棒表面粘接为一体；在导电胶内分别加入3%-5%防老剂、1%-2%二甲基硅油和3%白炭黑。通过设置阴极板和阳极板制作方法，达到了利用导电橡胶质轻导电的功能，在保持阴极板6和阳极板7导电的同时，减轻质量，从而解决了现有的燃料电池质量较重的技术问题。扩散层1的内部分别固定安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，包括扩散层（1）和催化层（2），两个所述催化层（2）相对的表面均固定连接有质子交换膜（4），两个所述催化层（2）相背的表面分别与两个扩散层（1）相对的表面固定连接，其特征在于：所述催化层（2）相对的表面均固定连接有相变导热绝缘管（3），所述相变导热绝缘管（3）的表面贯穿质子交换膜（4），多个所述相变导热绝缘管（3）以矩形阵列的方式分布在催化层（2）的表面；所述扩散层（1）和催化层（2）相背的表面均固定安装有定位框（5），所述定位框（5）的内壁与两个催化层（2）相背的表面分别固定连接有阴极板（6）和阳极板（7），多个所述阴极板（6）和阳极板（7）分别矩形阵列分布在催化层（2）相背的表面；所述扩散层（1）的内部分别固定安装有导流管（8）和流体管，所述导流管（8）的顶端与相变导热绝缘管（3）的内底壁固定连通，所述流体管的顶部与导流管（8）的内壁固定连通。

【技术特征摘要】
1.一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，包括扩散层（1）和催化层（2），两个所述催化层（2）相对的表面均固定连接有质子交换膜（4），两个所述催化层（2）相背的表面分别与两个扩散层（1）相对的表面固定连接，其特征在于：所述催化层（2）相对的表面均固定连接有相变导热绝缘管（3），所述相变导热绝缘管（3）的表面贯穿质子交换膜（4），多个所述相变导热绝缘管（3）以矩形阵列的方式分布在催化层（2）的表面；所述扩散层（1）和催化层（2）相背的表面均固定安装有定位框（5），所述定位框（5）的内壁与两个催化层（2）相背的表面分别固定连接有阴极板（6）和阳极板（7），多个所述阴极板（6）和阳极板（7）分别矩形阵列分布在催化层（2）相背的表面；所述扩散层（1）的内部分别固定安装有导流管（8）和流体管，所述导流管（8）的顶端与相变导热绝缘管（3）的内底壁固定连通，所述流体管的顶部与导流管（8）的内壁固定连通。2.根据权利要求1所述的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于：所述相变导热绝缘管（3）的内壁通过热传导胶层（11）固定粘接有防水薄膜（10），所述热传导胶层（11）的内部设置有热传导胶，所述导流管（8）贯穿至防水薄膜（10）的内侧表面。3.根据权利要求1所述的一种热导均匀的质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于：所述扩散层（1）的表面开设有出水槽（12），所述出水槽（12）的内壁分别与导流管（8）的底端和流体管的底端连通，所述流体管分为流体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，胡恒伟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11