一种流道排水结构燃料电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种流道排水结构燃料电池，包括：膜组件、固定安装在膜组件两侧的电极板、以及设置在电极板和膜组件之间的气体扩散层；电极板的一侧设置有流道，流道两端设置有用于气体注入流道的气孔，气体从流道扩散至气体扩散层接触膜组件发生电化学反应；流道上设置有排水区，包括：与流道平行的疏水层和亲水层，疏水层和亲水层依次间隔设置，液体沿疏水层导向亲水层，并沿亲水层流出排水区。本实用新型专利技术在流道上设置亲水层和疏水层对液体进行导流和聚流，亲水层通过亲水性能使水在亲水层上形成液体片层，降低水凝结后的高度，且方便液体沿亲水层移动而排出流道，避免水在流道内凝结成液滴后影响气体在流道内流动，确保电池正常工作。池正常工作。池正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种流道排水结构燃料电池


[0001]本技术涉及氢燃料电池
，尤其涉及一种流道排水结构燃料电池。

技术介绍

[0002]氢燃料电池的结构及其工作原理为：氢燃料电池上设置有电极板及电极板之间的质子交换膜，质子交换膜上设置有催化剂用于催化氢气生成氢离子和电子，氢离子、电子与氧气反应生成水，反应过程中，电极板外接电路即可实现电子在电池及外接电路中的定向移动，外接电路通电工作。氢燃料电池以其能量密度高、产物污染程度低、启动快等特点，广泛适用于各个行业领域。
[0003]现有的氢燃料电池在工作的过程中，生成的水会附着在质子交换膜上，在积累一定程度的水时，水对质子交换膜的催化剂及氢离子具有一定的活化作用，但是积累的水量过多，水会从质子交换膜进入燃料的流道空间中，对于氢燃料电池而言，流道内的气体流动速度低，容易使水滴凝结在流道内部，由于水滴在凝结的过程中体积和高度不断增加，往往影响流道内氢气或氧气在流道内的流动，严重时甚至会出现堵塞流道的问题，影响氢燃料电池的工作效率。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中氢燃料电池内流道中容易产生液滴积聚影响流道内气体流动，进而影响电池工作效率的问题，本技术提出一种流道排水结构燃料电池。
[0005]本技术通过以下技术方案实现的：
[0006]一种流道排水结构燃料电池，包括：用于催化电化学反应的膜组件、固定安装在所述膜组件两侧的电极板、以及设置在所述电极板和所述膜组件之间的气体扩散层；所述电极板朝向所述膜组件的一侧设置有用于气体流动的流道，所述流道两端设置有气孔，气体燃料通过所述气孔进入所述流道，并扩散至所述气体扩散层接触所述膜组件发生电化学反应；
[0007]所述流道上设置有排水区，所述排水区包括：与所述流道平行的疏水层和亲水层，所述疏水层和亲水层依次间隔设置，液体沿所述疏水层导向所述亲水层，并沿所述亲水层流出排水区。
[0008]进一步的，所述排水区设置在所述流道的侧壁和底壁上。
[0009]进一步的，所述流道包括直线部和弯折部，所述直线部相互平行，所述弯折部与所述直线部连通；
[0010]所述弯折部位于相邻两个所述直线部之间，所述弯折部分别对称位于所述直线部两端；
[0011]所述气孔设置在位于两侧的所述直线部的端点上。
[0012]进一步的，所述排水区设置在所述直线部上。
[0013]进一步的，所述排水区设置在所述直线部和所述弯折部上。
[0014]进一步的，所述流道的底壁上对称设置有多个阶梯平面，靠近所述流道底壁的两侧的阶梯平面高于靠近所述流道中心处的阶梯平面；
[0015]所述流道的中心处的阶梯平面上设置有所述亲水层，所述亲水层或所述疏水层单独设置在单个所述阶梯平面上。
[0016]进一步的，所述膜组件包括：框体和膜体，所述膜体固定在所述框体中，所述框体夹束固定在所述电极板之间。
[0017]进一步的，所述电极板包括第一固定孔、所述框体包括第二固定孔，固定件依次穿过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述膜组件相对于所述电极板固定。
[0018]进一步的，所述疏水层材料为：含铂的聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯或四氟乙烯
‑
偏二氟乙烯共聚物中的一种或几种。
[0019]进一步的，所述亲水层材料为：含铂的全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮中的一种或几种。
[0020]本技术的有益效果在于：
[0021]本技术设置有电极板和设置在所述电极板之间的膜组件，电极板与膜组件之间设置有气体扩散层，电极板朝向膜组件一侧设置有流道，氢气和氧气在所述流道中流动并进入所述气体扩散层接触所述膜组件，氢气和氧气在所述膜组件上发生氧化还原反应以使所述流道排水结构燃料电池发电，其中，所述流道上设置有排水区，排水区具体包括亲水层和疏水层，液体积聚在所述流道中时，疏水层对水滴进行导流，使液体向疏水层两侧移动进入亲水层表面，亲水层的亲水性质破坏水的表面张力，使液滴分化成沿亲水层分布的液体片层，液体片层在积聚的同时沿亲水层及流道移动而排出所述流道；
[0022]本技术在流道上设置亲水层和疏水层对液体进行导流和聚流，所述亲水层通过亲水性能使水在亲水层上形成液体片层，降低水凝结后的高度，同时方便液体沿亲水层移动而排出流道，避免水在流道内凝结成液滴后影响气体在流道内流动的问题，确保电池正常工作。
附图说明
[0023]图1是本技术的分解结构示意图；
[0024]图2是本技术的电极板上流道的平面结构示意图；
[0025]图3是图2中A部分的部分放大图；
[0026]图4是流道的剖面结构示意图；
[0027]图5是排水区设置在流道上的一种实施方式示意图；
[0028]图6是排水区设置在流道上的另一种实施方式示意图；
[0029]图7是流道底面为阶梯状时排水区的设置截面图。
具体实施方式
[0030]为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0031]请参考图1，本技术公开一种流道排水结构燃料电池，包括：用于催化电化学
反应的膜组件2、固定安装在所述膜组件2两侧的电极板1、以及设置在所述电极板1和所述膜组件2之间的气体扩散层3；所述电极板1朝向所述膜组件2的一侧设置有用于气体流动的流道12，所述流道12两端设置有气孔11以与外接管道连通，气体燃料通过所述气孔11进入所述流道12，并扩散至所述气体扩散层3接触所述膜组件2发生电化学反应。
[0032]请参考图1至图4，所述流道12上设置有排水区121，所述排水区121包括：与所述流道12平行的疏水层121a和亲水层121b，所述疏水层121a和亲水层121b依次间隔设置，液体沿所述疏水层121a导向所述亲水层121b，并沿所述亲水层121b流出排水区121。
[0033]本技术设置有电极板1和设置在所述电极板1之间的膜组件2，电极板1与膜组件2之间设置有气体扩散层3，电极板1朝向膜组件2一侧设置有流道12，氢气和氧气在所述流道12中流动并进入所述气体扩散层3接触所述膜组件2，氢气和氧气在所述膜组件2上发生氧化还原反应以使所述流道排水结构燃料电池发电，其中，所述流道12上设置有排水区121，排水区121具体包括亲水层121b和疏水层121a，液体积聚在所述流道12中时，疏水层121a对水滴进行导流，使液体向疏水层121a两侧移动进入亲水层121b表面，亲水层121b的亲水性质破坏水的表面张力，使液滴分化成沿亲水层121b分布的液体片层，液体片层在积聚的同时沿亲水层121b及流道12移动而排出所述流道12。
[0034]本技术在流道12上设置亲水层121b和疏水层121a对液体进行导流和聚流，所述亲水层121b通过亲水性能使水在亲水层12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流道排水结构燃料电池，其特征在于，包括：用于催化电化学反应的膜组件、固定安装在所述膜组件两侧的电极板、以及设置在所述电极板和所述膜组件之间的气体扩散层；所述电极板朝向所述膜组件的一侧设置有用于气体流动的流道，所述流道两端设置有气孔，气体燃料通过所述气孔进入所述流道，并扩散至所述气体扩散层接触所述膜组件发生电化学反应；所述流道上设置有排水区，所述排水区包括：与所述流道平行的疏水层和亲水层，所述疏水层和亲水层依次间隔设置，液体沿所述疏水层导向所述亲水层，并沿所述亲水层流出排水区。2.根据权利要求1所述的流道排水结构燃料电池，其特征在于，所述排水区设置在所述流道的侧壁和底壁上。3.根据权利要求1所述的流道排水结构燃料电池，其特征在于，所述流道包括直线部和弯折部，所述直线部相互平行，所述弯折部与所述直线部连通；所述弯折部位于相邻两个所述直线部之间，所述弯折部分别对称位于所述直线部两端；所述气孔设置在位于两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑至凯，陈则渊，陈辰，
申请(专利权)人：百博深圳氢能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：