燃料电池的电极结构制造技术

一种燃料电池的电极结构，所述的燃料电池的单元电解槽包括：电解质膜；中间为电解质膜，两侧叠加的多个电极；接触形式配置在两侧电极一侧面，与各电极接触的面上各自形成燃料通道和空气通道，使燃料和空气能够相互独立循环的同时产生离子的燃料电池的分离板；配置在分离板的两侧侧面，把离子在两侧电极之间移动过程中产生的电进行集电的集电板；其特征是电极中形成多个离子通过孔。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的电极结构
本专利技术涉及利用燃料电池获得电能的能源产生系统，尤其是指以硼化合物(BH4)为燃料的燃料电池系统(BFC：Boron Fuel Cell)的燃料极结构。
技术介绍
人类使用的能源中大部分是从化石燃料中取得的，但是，这些化学燃料的使用对大气污染，导致酸性雨、地球温室效应等，造成环境污染，也存在能源效率低等问题。燃料电池代替了化石燃料，与通常的电池(两极电池)不同，它是从外部向阴极(anode)供应燃料(氢气或烃)、向阳极(cathode)供应氧气后，进行水的电分解逆反应，即电化学反应，产生电和热的电池系列，实际上可以视为发电装置。燃料电池的发电方法是不经过燃料的燃烧(氧化)反应，而是经过氢气与氧气的电化学反应，把反应前后的能量差直接转换成电能的方法。燃料电池根据电解质的类型分为：在200℃附近反应的磷酸型燃料电池，在60℃～110℃时反应的钾电解质型燃料电池，在常温～80℃时反应的高分子电解质燃料电池，在500～700℃的高温下反应的熔融碳酸盐电解质型燃料电池，另外在1000℃以上高温下反应的固体氧化物燃料电池等。这些燃料电池如图1所示，包括：为了使氢气与氧气的电化学反应中产生电能而具备燃料极和空气极的燃料电池堆10；含氢气的水溶液状态的硼烷(BH4)，实际上是把硼氢化钠(NaBH4)供应给燃料极的燃料供应部20；把含氧的空气供应给空气极的空气供应部30；把燃料电池堆10中生成的电能供应给负荷的电能输出部40。如图2所示，燃料电池堆10是由多个单元电解槽(single cell)11叠加形成。各单元电解槽11包括电解质膜12；中间放入电解质膜12，两侧叠加的燃料极13和空气极14；另外，叠加在燃料极13和空气极14的外侧上，起到各自的燃料和空气各自接触燃料极13与空气极14并能够循环的分离板(separator或者bipolar plate)15、16；两侧分离板15、16的-->外侧上各自叠加形成集电电极的集电板(current collector)17、18。电解质膜12是可以通过H+的高分子材质的膜，如使用在湿润的状态下带导电性的高分子离子交换膜。燃料极13和空气极14由支持体和叠加在支持体的两侧面的催化剂层构成，支持体由金属镍模板形成，催化剂层是由适合氢气的氧化及氧气的还原反应的氢气储藏合金形成。分离板15、16使用了导电性能良好、耐腐蚀性强的如同石墨(graphite)的金属物质，与燃料极13和空气极14接触的各自的内侧面上形成了燃料通过的燃料通道Cf(fuel channel)和空气通过的空气通道Co(air channel)。另外，设置在单元电解槽11之间的分离板15、16是一侧形成燃料通道Cf、另一侧形成空气通道Co，只有设置在燃料电池堆10的两侧端部的分离板15、16只在内侧面上形成了燃料通道Cf或者空气通道Co。集电板17、18是从燃料电池堆10获得最终的电能，通常是用接线端的紫铜材料等导电体形成。21是燃料箱，22是燃料供应管，23是燃料泵，31是空气供应管，32是空气泵。如上所述的燃料电池堆的动作如下：供应给分离板15、16的燃料通道Cf和空气通道Co的燃料和空气是各自通过燃料极(阴极)13和空气极(阳极)14，此过程中，燃料中的氢气与空气中的氧气进行电化学反应后生成水，两个电极之间产生电流。在燃料极13侧，燃料中产生电化学氧化反应：，并传达从电解质膜中通过氧化/还原反应中生成的离子，空气极14中，产生供给的空气(氧气)的电化学反应的还原反应：。此时，燃料极13和空气极14之间产生电势差，通过多数个单元电解槽11叠加的燃料电池堆10的两端上设置的集电板17、18输出，从集电板17、18输出的电流供应给负荷。但是，现有技术的燃料电池中，催化反应中产生的离子应通过电极传达到电解质膜12，但是电极自身妨碍离子的传导，存在燃料电池性能低下-->的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种催化反应中产生的离子能够顺利通过电极的燃料电池的电极结构。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种燃料电池的电极结构，所述的燃料电池的单元电解槽包括：电解质膜；中间为电解质膜，两侧叠加的多个电极；接触形式配置在两侧电极一侧面，与各电极接触的面上各自形成燃料通道和空气通道，使燃料和空气能够相互独立循环的同时产生离子的燃料电池的分离板；配置在分离板的两侧侧面，把离子在两侧电极之间移动过程中产生的电进行集电的集电板。电极中形成多个离子通过孔。离子通过孔形成在与燃料通道接触的电极上。本专利技术的燃料电池的电极上形成多个离子通过孔，使电子、离子迅速活跃移动，而且燃料均匀接触在燃料极的两侧面，促进电子、离子的产生更加活跃，可以提高燃料电池的性能。附图说明图1是现有技术燃料电池结构的系统图。图2是现有技术燃料电池的单元电解槽的纵断面图。图3是本专利技术燃料电池的单元电解槽的纵断面图。图4是本专利技术燃料电池中的燃料极的分解立体图。图中，12：电解质膜；13：燃料极；13a：离子通过孔；14：空气极；15，16：分离板；17，18：集电板；Cf：燃料通道；Co：空气通道。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的燃料电池的电极结构作进一步的详细说明：如图3、4所示，本专利技术的燃料电池通过氢和氧的电化学反应产生电能，由燃料极和空气极构成的燃料电池堆是由多个单元电解槽11叠加形成。单元电解槽11由电解质膜12；中间放入电解质膜12，两侧叠加的燃料极13和空气极14；叠加在燃料极13和空气极14的外侧上，起到各自的燃料和空气各自接触燃料极13与空气极14并能够循环的分离板15、16；-->两侧分离板15、16的外侧上各自叠加形成集电电极的集电板17、18构成。电解质膜12是传达H+的高分子材质的膜，如使用在湿润的状态下带导电性的高分子离子交换膜。燃料极13和空气极14由支持体和叠加在支持体的两侧面的催化剂层构成，支持体由金属镍模板形成，催化剂层是由适合氢气的氧化及氧气的还原反应的氢气储藏合金形成。燃料极13是如图3及图4所示，在其中央部位，即与后面要叙述的燃料侧分离板15的燃料通道Cf接触的部位，形成多个离子通过孔13a。在图中，离子通过孔13a形成了规则形状，根据情况也可以形成不规则形状。另外，离子通过孔13a是为了使离子更迅速移动，最好形成与电解质膜12垂直的方向。分离板15、16使用了导电性能良好、耐腐蚀性强的如同石墨的金属物质，与燃料极13和空气极14接触的各自的内侧面上形成了燃料通过的燃料通道Cf和空气通过的空气通道Co。另外，设置在单元电解槽11之间的分离板15、16是一侧形成燃料通道Cf、另一侧形成空气通道Co，只有设置在燃料电池堆10的两侧端部的分离板15、16内侧面上形成了燃料通道Cf或者空气通道Co。集电板17、18是从燃料电池堆10获得最终的电能，通常是用接线端的紫铜材料等导电体形成。图面中与原先相同的部分赋予相同的符号，15a及15b是燃料入口及燃料出口。如上所述的燃料电池堆的动作如下：供应给分离板15、16的燃料通道Cf和空气通道Co的燃料和空气是各自通过燃料极(阴极)13和空气极(阳极)14，此过程中，燃料中的氢气与空气中的氧气进行电化学反应后生成水的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种燃料电池的电极结构，所述的燃料电池的单元电解槽包括：电解质膜；中间为电解质膜，两侧叠加的多个电极；接触形式配置在两侧电极一侧面，与各电极接触的面上各自形成燃料通道和空气通道，使燃料和空气能够相互独立循环的同时产生离子的燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵太熙，金奎正，黄勇准，崔鸿，金铁焕，朴明硕，李明浩，高承泰，许成根，
申请(专利权)人：乐金电子天津电器有限公司，
类型：发明
国别省市：