The invention discloses an active drainage type fuel battery, including an anode structure, a cathode structure, located in the middle of anode and cathode structure of proton exchange membrane, and drainage device; the anode structure includes top-down arranged sequentially in the anode flow channel plate, anode diffusion layer and the anode catalyst layer, anode catalyst layer and the proton exchange membrane.; the cathode structure comprises a cathode catalyst layer, a cathode diffusion layer and cathode runner plate are arranged, wherein the cathode catalyst layer and the proton exchange membrane is connected; the cathode runner plate comprises a porous carbon graphite core layer and the base layer, the upper and the cathode diffusion layer of porous carbon core layer is the core layer of porous carbon the lower end connected with graphite basal layer, porous carbon core layer extends, connected with the drainage device. The invention has the advantages that the cathode flow field plate with porous carbon graphite core layer and the base layer, the fuel cell reaction liquid water active extraction, can effectively prevent flooding; increase the drainage device has the advantages of simple structure, easy to implement.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池
,具体涉及一种主动排水式燃料电池。
技术介绍
氢氧型燃料电池是一种将氢气和氧气通过电池反应产生电能的装置,其包括端板、流场板、扩散层、催化层和质子交换膜几部分。氢气作为燃料,在膜电极中发生化学反应,具体反应如下:阳极:H2-2e=2H+,阴极:1/2O2+2H++2e=H2O总反应:H2+1/2O2=H2O氢氧型燃料电池的反应物是水,并且主要存在于阴极,因此阴极最有可能产生水淹现象,在大电流密度下工作时水淹现象更严重,水淹现象严重影响了燃料电池的性。根据加拿大国家研究院JiujunZhang提出的目前缓解水淹的两种主要策略:一、基于整体系统设计,常常伴有巨大的寄生功率损失;二、基于MEA的设计,主要包括更改扩散层、阴极催化层、膜的材料和结构性能来控制水淹(如带有PTFE的GDL疏水处理,MEA中增加微孔层MPL)。除此之外,可以通过设计不同的流场板流道结构如蛇形流道。这些方法虽然在一定程度上缓解了电池中水淹的程度,但成本较高,加工复杂,在电池工作状态改变的过程中这些方法不再适用,所以寻求更高效的阴极排水措施变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,针对现有技术的不足,提供一种结构简单、排水性能优越的主动排水式燃料电池。本专利技术采用的技术方案为:一种主动排水式燃料电池,包括阳极结构、阴极结构、位于阳极结构和阴极结构之间的质子交换膜,以及排水装置;所述阳极结构包括自上而下依次布置的阳极流道板、阳极扩散层和阳极催化层,阳极催化层与质子交换膜相连;阳极流道板上开设有阳极进气口、阳极出气口,以及与阳极进气口连通的阳极流道,阳极 ...
【技术保护点】
一种主动排水式燃料电池,其特征在于,包括阳极结构、阴极结构、位于阳极结构和阴极结构之间的质子交换膜,以及排水装置;所述阳极结构包括自上而下依次布置的阳极流道板、阳极扩散层和阳极催化层,阳极催化层与质子交换膜相连;阳极流道板上开设有阳极进气口、阳极出气口,以及与阳极进气口连通的阳极流道,阳极流道与阳极扩散层连通;所述阴极结构包括依次布置的阴极催化层、阴极扩散层和阴极流道板,所述阴极催化层与质子交换膜相连;所述阴极流道板包括多孔碳芯层和石墨基底层,多孔碳芯层的上部与阴极扩散层相连,多孔碳芯层的下部与石墨基底层相连,多孔碳芯层的一端伸出,与排水装置相连;石墨基底层开设有阴极进气口和阴极出气口,在多孔碳芯层上开设有与阴极进气口连通的阴极气体流道,阴极气体流道与阴极扩散层连通。
【技术特征摘要】
1.一种主动排水式燃料电池,其特征在于,包括阳极结构、阴极结构、位于阳极结构和阴极结构之间的质子交换膜,以及排水装置;所述阳极结构包括自上而下依次布置的阳极流道板、阳极扩散层和阳极催化层,阳极催化层与质子交换膜相连;阳极流道板上开设有阳极进气口、阳极出气口,以及与阳极进气口连通的阳极流道,阳极流道与阳极扩散层连通;所述阴极结构包括依次布置的阴极催化层、阴极扩散层和阴极流道板,所述阴极催化层与质子交换膜相连;所述阴极流道板包括多孔碳芯层和石墨基底层,多孔碳芯层的上部与阴极扩散层相连,多孔碳芯层的下部与石墨基底层相连,多孔碳芯层的一端伸出,与排水装置相连;石墨基底层开设有阴极进气口和阴极出气口,在多孔碳芯层上开设有与阴极进气口连通的阴极气体流道,阴极气体流道与阴极扩散层连通。2.如权利要求1所述的主动排水式燃料电池,其特征在于,所述排水装置包括壳体,壳体的一端开设有入口槽,所述多孔碳芯层的伸出端插入壳体内,与入口槽相连;壳体的中部设有主泵腔,主泵腔安设有上盖板,上盖板上开设有与主泵腔相适配的通孔,通孔上覆盖有振动薄膜组件;所述主泵腔通过单向入口阀片与入口槽连通,单向入口阀片可向主泵腔内翻转打开;壳体的另一端开设有出口泵腔...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈涛,张恒,陈见,易伟,刘士华,邓炎,叶梦力,
申请(专利权)人:武汉理工大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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