直接氧化燃料电池制造技术

本发明专利技术提供一种直接氧化燃料电池。该直接氧化燃料电池包括一或多个发电器，所述发电器具有膜电极组件以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与插在二者之间的所述膜电极组件的相应侧面紧密接触，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水。所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气。所述多个气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加。

【技术实现步骤摘要】
直接氧化燃料电池
本专利技术涉及直接氧化燃料电池。
技术介绍
可将液相燃料直接供给直接氧化燃料电池，然后直接氧化燃料电池可通过包含于燃料中的氢与分开供给的空气的电-化学反应来产生电能。直接氧化燃料电池可具有被动型(passive type)和主动型(active type)，对于被动型直接氧化燃料电池，在独立于泵或吹送机的无负载下供给空气，而对于主动型直接氧化燃料电池，通过驱动泵或吹送机供给空气。被动型直接氧化燃料电池包括膜电极组件(MEA)以及阳极板和阴极板，且阳极板和阴极板被设置为与插入二者之间的MEA的相应侧紧密接触。阴极板包括使空气通过的多个气孔并暴露于大气中。这些气孔具有相同的直径并且穿过阴极板，且其直径的尺寸使得阴极板的导电性能够被保持。换句话说，阴极板被设置为与MEA紧密接触，同时保持基准接触面积，使得紧密接触MEA的接触面积不影响阴极板的导电性。不过，常规的被动型直接氧化燃料电池在MEA中通过空气的还原反应而产生水蒸气，而且阴极板暴露于大气中，使得水蒸气接触相对低温的大气从而在阴极板的气孔中冷凝成水。这些冷凝水聚集在阴极板的气孔中，使得冷凝水由于表面张力的作用而阻塞气孔。因此，在常规直接氧化燃料电池中，阴极板的气孔可被冷凝水阻塞，使得不能正常地供给大气中的空气。这样，整个燃料电池的效率和可靠性均下降。为了解决上述问题，常规直接氧化燃料电池可被构造成使得阴极板的所-->有气孔的直径均增加。在这种情况下，阴极板与MEA的接触面积变得小于基准接触面积，使得电子不能正常地移动到阴极板。因此，在常规直接氧化燃料电池中，在电子移动时产生的电势差就降低了。因而，电能的输出效率下降。
技术实现思路
根据本专利技术的各实施例，提供了直接氧化燃料电池，其中阴极板的导电性能够被保持，并且同时在所述阴极板的气孔中冷凝的水能够容易地被排出。根据本专利技术的一方面，提供一种直接氧化燃料电池，其包括一或多个发电器，所述发电器具有MEA以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与插在二者之间的MEA的相应侧面紧密接触，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水。所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气。所述多个气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向可以逐渐增加。所述阴极构件的暴露于大气的暴露面积可以大于所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面的接触面积。所述气孔可以包括第一部分和第二部分，其中第一部分形成在所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面并具有预定直径，第二部分从该第一部分延伸并具有沿朝向阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径。所述气孔可以形成为锥形的形状。所述阴极构件可以包括排水线路，所述排水线路在暴露于大气的暴露面上形成为将所述气孔相连的凹槽，以便排出在所述气孔中冷凝的水。所述排水线路可以包括与所述气孔相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。所述气孔可以包括第一部分和第二部分，其中第一部分具有预定直径并形成在所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面，第二部分从第一部分延伸-->并具有沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径。所述排水线路可以形成为将所述第二部分与其它的所述第二部分相连的凹槽。所述排水线路可以包括与所述第二部分相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。所述阳极构件可以包括使所述燃料流过的流路，所述流路可以形成为曲折的形状。所述阳极构件和阴极构件可以被构成为集流器，用于聚集具有与其相反极性的电流。根据本专利技术的另一方面，所述阴极构件可以既包括多个气孔又包括排水线路，其中所述多个气孔可使大气中的空气流过，所述排水线路形成在暴露于大气的暴露面上，以便排出在所述气孔中冷凝的水。在所述阴极构件既包括多个气孔又包括排水线路的情况下，所述阴极构件暴露于大气的所述暴露面积可与所述阴极构件紧密接触MEA的接触表面的接触面积相同。所述排水线路可以沿重力方向形成为凹槽，并将所述气孔与其它的所述气孔相连。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的直接氧化燃料电池结构的分解透视图；图2是图1的装配结构的横截面图；图3是图1中所示阴极构件的平面图；图4是根据本专利技术第二实施例的直接氧化燃料电池结构的横截面图；图5是根据本专利技术第三实施例的直接氧化燃料电池结构的分解透视图；图6是图5的装配结构的横截面图；图7是图5中所示阴极构件的平面图；以及图8是根据本专利技术第四实施例的直接氧化燃料电池的阴极构件的平面图。-->具体实施方式参见图1和图2，直接氧化燃料电池100为发电系统，其通过燃料和氧的电-化学反应而产生电能并且向预定的电子设备输出所述电能。直接氧化燃料电池100可以为采用常规被动型的直接甲醇燃料电池(DMFC)，其中诸如甲醇和乙醇的醇基燃料和大气中的空气可直接供给电池，以通过包含于燃料中的氢的氧化反应以及包含于空气中的氧的还原反应来产生电能。更具体地说，根据本实施例的直接氧化燃料电池100包括一或多个发电单元90，通过燃料供给设备(未示出)或者通过燃料的毛细管作用或密度差向发电单元90供给燃料，和通过扩散和对流向发电单元90供给大气中的空气，发电单元90通过所述燃料的氧化反应和空气的还原反应而产生电能。根据本实施例的直接氧化燃料电池100可以是发电单元90被置于一平面中的板型燃料电池。在附图中，根据本实施例的燃料电池100具有单个发电单元90。这是为了描述的方便而对附图的简化。可替换地，可依次设置多个发电单元90来构成根据本实施例的燃料电池100。如上所述的直接氧化燃料电池100的发电单元90基本包括MEA 10以及阳极构件40和阴极构件60，其中阳极构件40和阴极构件60被设置为与插入二者之间的MEA 10的相应侧面紧密接触。参见图2，第一电极层11形成在MEA 10的一侧，第二电极层12形成在MEA 10的另一侧，而膜13形成在第一电极层11与第二电极层12之间。阳极构件40被设置为与第一电极层11紧密接触，而阴极构件60被设置为与第二电极层12紧密接触。通过阳极部分40将燃料供给第一电极层11。此外，在第一电极层11中，包含于所述燃料中的氢通过氧化反应而被分解为电子和氢离子。在膜13中，在第一电极层11中从氢中分离出的氢离子移动到第二电极层12。在第二电极层12中，从第一电极层11接收的电子和氢离子与通过阴极构件-->60所供给的氧起反应而产生水和热。在本实施例中，阳极构件40由导电金属制成为板型，以便与MEA 10的第一电极层11紧密接触。在阳极构件40中，可对所述燃料进行分配，以便将燃料供给MEA 10的第一电极层11。此外，阳极构件40用作导体，使得在第一电极层11中从氢中分离出的电子移动到阴极构件60，这在下文中会有进一步地描述。阳极构件40具有使燃料通过而流到第一电极层11的流路42。流路42形成在对应于MEA 10的第一电极层11的表面上成通道形状。流路42在阳极部分40的面对MEA 10的第一电极层11的所述一个面上，形成为以预定间隔分开的大致笔直的线路，所述线路的两端在交替位置相连接，使得流路42形成为曲折的形状。此外，如上所述，阳极构件40用作电子可在其中移动到阴极构件60的导体。因此，阳极构件40可被构成为集流器41，用于聚集与阴极部分60的电流的极性相反的电流。在本实施例中，阴极构件60暴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接氧化燃料电池，包括一或多个发电器，每个发电器具有膜电极组件以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与所述膜电极组件的相应侧面紧密接触，所述膜电极组件被插在所述阳极构件与阴极构件之间，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水，其中所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气；并且其中所述气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加。

【技术特征摘要】
KR 2005-11-29 10-2005-01147711、一种直接氧化燃料电池，包括一或多个发电器，每个发电器具有膜电极组件以及阳极构件和阴极构件，所述阳极构件和阴极构件被设置为与所述膜电极组件的相应侧面紧密接触，所述膜电极组件被插在所述阳极构件与阴极构件之间，以便通过燃料和氧的反应来产生电能和水，其中所述阴极构件包括使空气流过的多个气孔并暴露于大气；并且其中所述气孔的直径沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加。2、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述阴极构件暴露于大气的暴露面积大于所述阴极构件紧密接触所述膜电极组件的接触表面的接触面积。3、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述气孔包括：第一部分，其形成在所述阴极构件紧密接触所述膜电极组件的接触表面并且具有预定直径；和第二部分，其从该第一部分延伸并具有沿朝向所述阴极构件的暴露面方向逐渐增加的直径。4、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述气孔是锥形的。5、如权利要求1所述的直接氧化燃料电池，其中所述阴极构件包括排水线路，所述排水线路在暴露于大气的暴露面上形成为将所述气孔相连的凹槽，以便排出在所述气孔中冷凝的水。6、如权利要求5所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路包括与所述气孔相连的分支线路和与所述分支线路相连的汇合线路。7、如权利要求5所述的直接氧化燃料电池，其中所述排水线路沿重力方向形成。8、如权利要求5所述的直接氧化燃料电池，其中所述气孔包括：第一部分，其具有预定直径并形成在所述阴极构件紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪明子，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]