燃料电池制造技术

燃料电池包括：电解质、位于电解质相反侧的阳极和阴极、分别位于阳极和阴极外侧的阳极侧隔板和阴极侧隔板以及位于阴极与阴极侧隔板之间用于防止阴极侧隔板腐蚀的中间层，从而提高燃料电池的发电性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及能提高发电性能的燃料电池。
技术介绍
燃料电池是一种能量转换装置，用于通过化学反应将燃料的化学能直接转换成电能。与一般电池不同，只要供给燃料燃料电池就能持续发电而不用充电。近来，由于高能量效率和环境友好特性，人们将注意力集中在燃料电池上。通常，燃料电池具有两个电极，即设置在电解质的相反侧的阳极和阴极。通常，在阳极的外侧上有阳极侧隔板，其具有燃料通道并支撑阳极，以及在阴极的外侧上具有阴极侧隔板，其具有空气通道并支撑阴极。在阳极处发生氢即燃料的电化学反应，在阴极处发生氧即氧化剂的电化学反应，并且由于在此时产生电子移动，所以产生电能。燃料电池可使用各种燃料，例如LNG、LPG、甲醇，汽油等等。一般，燃料在燃料重整器处经过脱硫处理、重整反应、以及氢提纯处理而被提纯为氢，并以气体形式使用。水溶液状态的燃料，例如将固态BH4-溶解成为水溶液状态用作燃料(硼氢化物燃料电池)。硼氢化物燃料电池(BFC)可省略燃料重整器，由于没有燃料重整器时，水溶液状态的燃料直接提供给阳极，并且在阳极处发生重整反应，从而能够简化燃料电池系统。同时，根据电解质的种类，有含磷燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、以及聚合物膜燃料电池等等。以下将参照图1描述相关技术的燃料电池系统。参照图1，由燃料泵3将燃料从燃料罐5提供给燃料电池1，并且由空气泵7将空气提供给燃料电池1。燃料电池1为单元电池(unit cell)或单元电池堆。以下将参照图2至图4描述相关技术的燃料电池的实例。图2至图4各-->自示出了一个单元燃料电池。在电解质10的相反侧有阳极30和阴极20。在阳极30和阴极20的外侧分别有隔板40和隔板50。阳极30和阴极20是多孔的，并且通常含有Pt催化剂。因此，在阳极30的外侧有阳极侧隔板50，以及在阴极20的外侧有阴极侧隔板40。隔板40、50分别支撑阳极30和阴极20，并具有通常在隔离物44之间以及隔离物54之间形成的通道46、56。可以有各种通道形式。当单元电池为堆叠的时，隔板40和隔板50用于隔离各个单元电池。同时，在隔板40和隔板50的外侧，可以分别有独立的集电板。通常，电解质是聚合物材料的离子交换膜。一般可购到的电解质膜是杜邦(Du Pont)公司的Nafion膜，该膜用作氢离子的传输体(transfer body)，同时借助于此膜，防止氧与氢接触。阳极30和阴极20是通常是多孔碳树脂或碳布的支撑体，其上附着有催化剂。隔板40、50一般是由致密的碳材料(dense carbon material)、或Ni/SUS材料形成。下面将描述燃料电池的操作方式。提供给燃料电池的燃料和空气流经阳极30和阴极20，并发生以下化学反应。阳极：BH4-+8OH-→BO2-+6H2O+8e-E0＝-1.24V阴极：2O2+4H2O+8e-→8OH-E0＝0.4V总计：BH4-+2O2→2H2O+BO2-E0＝1.62V。同时，为了制成BH4-稳定溶液，一般加入一定量的Na，以引起在阳极30处产生氢气的副反应。也就是说，在阳极30处发生2H2O+NaBH4→NaBO2+4H2的反应。同时，需要在保持燃料电池尺寸不变的情况下，提高燃料电池的发电容量及性能。因为尽管燃料电池有上述优点，但为了获取理想的发电容量和性能，燃料电池的尺寸通常变得更大，这限制了燃料电池的使用，并且使用不方便。因此，已经存在许多提高燃料电池的发电容量和性能的建议。例如，日本特开平专利No.H10-228913提出将电极和隔板部分地镀金，以减小电极与隔板之间的接触电阻，从而提高燃料电池的性能。在这种情况下，建议隔板-->由金属制成，并且为了防止腐蚀，隔板由不锈钢制成。然而，尽管各种各样提高燃料电池发电容量和性能的建议在某种程度上有效，但效果一般并不明显，从而仍需要具有更好的发电性能的燃料电池。
技术实现思路
旨在解决上述问题的本专利技术的目的是提供一种燃料电池，该燃料电池能够提高发电容量和性能而不增加燃料电池的尺寸。本专利技术的目的可通过提供一种燃料电池来实现，该燃料电池包括：电解质；阳极和阴极，位于该电解质的相反侧；阳极侧隔板和阴极侧隔板，分别位于所述阳极和阴极的外侧；以及中间层，位于所述阴极与阴极侧隔板之间，用于防止该阴极侧隔板被腐蚀。在本专利技术的其它方案中，提供了一种燃料电池，包括：电解质；阳极和阴极，位于该电解质的相反侧；阳极侧隔板，位于所述阳极的外侧；阴极侧隔板，位于所述阴极的外侧；多孔支撑部件，位于所述阴极与所述阴极侧隔板之间，用于支撑该阴极；以及支撑部件中间层，位于所述阴极与所述多孔支撑部件之间，用于防止该多孔支撑部件被腐蚀。在本专利技术的另一方案中，提供了一种燃料电池，包括：电解质；阳极和阴极，位于该电解质的相反侧；阳极侧隔板和阴极侧隔板，分别位于所述阳极和阴极的外侧；以及中间层，位于所述阳极与阳极侧隔板之间，用于防止该阳极侧隔板被腐蚀。因此，燃料电池的发电性能得以提高，从而能提高发电容量而不增加燃料电池的尺寸。附图说明包含附图是为了提供对本专利技术的进一步理解，附图示出了本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中；图1示出了相关技术的燃料电池系统的方框图；图2示意性示出了相关技术的燃料电池的分解立体图；图3示意性示出了图2中阴极侧隔板的一个实例的平面图；-->图4示出了图2的截面图；图5示出了图2中燃料电池的电路表示；图6示出了燃料电池中的电压降曲线图；图7示意性示出了根据本专利技术优选实施例的燃料电池的截面图；图8和图9均示出了表示本专利技术与相关技术的燃料电池的发电容量的比较的曲线图；以及图10示意性示出了根据本专利技术另一优选实施例的燃料电池的截面图。具体实施方式现在详细说明本专利技术的优选实施例，其实例在附图中示出。在描述实施例时，与相关技术的燃料电池部分相同的部分将用相同的名称和附图标记表示，并省略对这些部分的详细描述。以下参照图7描述本专利技术燃料电池的优选实施例。与相关技术类似，本专利技术的燃料电池包括电解质10、阳极30、阴极20、阳极侧隔板50、以及阴极侧隔板40。虽然在具有多个堆叠单元电池的堆叠型燃料电池中，隔板40或隔板50的一侧与阳极30接触，并且另一侧同时与阴极20接触，但是为描述方便，在下面的说明中将使用阳极侧隔板50及阴极侧隔板50的表达方式。根据本专利技术人的研究发现，对于提高燃料电池的性能来说，防止隔板特别是防止阴极侧隔板40被腐蚀，是非常重要的。因为如图5所示，当燃料电池发电时，离子移动为从阳极→电解质→阴极，而电子移动为从阳极(r2)→阳极侧隔板(rl)→阴极侧隔板(r4)→阴极(r3)，其中电子的所有移动路径都是某种内电阻。另外，如图6所示，根据燃料电池的I-V特性曲线，如果内电阻增加，则燃料电池的性能下降。同时，根据本专利技术人的研究发现，在燃料电池工作期间，通常在阴极侧隔板40处发生腐蚀，并且在此情况下形成的锈是内电阻增加的重要原因。也就是说，本专利技术的相关技术不知晓，防止隔板40被腐蚀是提高燃料电池性能的最重要的因素之一。因此，如在
技术介绍
中所描述的，日本特开平专利No.H10-228913提出在电极和隔板的接触表面处部分地镀金，从而简单地减小电极与隔板之间的接触电阻，并使用不锈钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，包括：电解质；阳极和阴极，位于该电解质的相反侧；阳极侧隔板和阴极侧隔板，分别位于所述阳极和所述阴极的外侧；以及中间层，位于所述阴极与所述阴极侧隔板之间，用于防止该阴极侧隔板被腐蚀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池，包括：电解质；阳极和阴极，位于该电解质的相反侧；阳极侧隔板和阴极侧隔板，分别位于所述阳极和所述阴极的外侧；以及中间层，位于所述阴极与所述阴极侧隔板之间，用于防止该阴极侧隔板被腐蚀。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述中间层是所述阴极上的涂层。3.根据权利要求2所述的燃料电池，其中所述涂层是由这样一种材料形成，该材料选自那些电离倾向类似于阴极的材料。4.根据权利要求2或3所述的燃料电池，其中所述阴极含有Pt催化剂，并且所述中间层由金形成。5.根据权利要求1或2所述的燃料电池，还包括位于所述阳极与所述阳极侧隔板之间的中间层，用于防止该阳极侧隔板被腐蚀。6.一种燃料电池，包括：电解质；阳极和阴极，位于该电解质的相反侧；阳极侧隔板，位于所述阳极的外侧；阴极侧隔板，位于所述阴极的外侧；多孔支撑部件，位于所述阴极与所述阴极侧隔板之间，用于支撑该阴极；以及支撑部件中间层，位于所述阴极与所述多孔支撑部件之间，用于防止该...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵太憙，崔弘，金奎晸，许成根，金哲焕，黄龙俊，朴明硕，高承兑，李明浩，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]