本发明专利技术公开了一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池；包括阳极部和阴极部；阳极部包括阳极、阳极液纸基流道和阳极托板；阴极部包括阴极、阴极液纸基流道和阴极托板；阳极液纸基流道由阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道构成，阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道之间具有折弯；阴极液纸基流道由阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道构成，阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道之间具有折弯；阳极与阳极液纸基流道、阴极与阴极液纸基流道接触部位设有催化层；阳极液纸基流道和阴极液纸基流道的前端设有阳极液入口和阴极液入口，尾端与吸收垫相连；阳极液纸基第二流道与阴极液纸基第二流道紧贴，形成电池内部电荷运输通道。电池内部电荷运输通道。电池内部电荷运输通道。
【技术实现步骤摘要】
一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池。
技术介绍
[0002]纸基分析检测芯片可以有效降低相关检测芯片的成本，实现快速、准确的样品分析检测，具有广泛的应用前景。但纸基分析检测芯片的广泛应用，需要低成本微型电源作为重要的技术支撑。
[0003]纸基微流体燃料电池是一种新型微型电源，其利用纸基介质的多孔特性实现反应液的被动流动，摆脱了传统微流体燃料电池对微泵的依赖；并在纸基通道中基于层流实现燃料和氧化剂的自然分离，无需使用传统微型电池中的质子交换膜，避免了一系列与膜相关的问题，在纸基分析检测芯片中具有良好的应用前景。目前，所发展的纸基微流体燃料电池中反应液的流动方式多为平行层流流动。为避免反应物扩散到对方电极而产生寄生电流，这种流体流道方式需要设置较大的阴、阳极间距，并对电极沿流体流动方向上的长度有严格的限制。较大的阴、阳极间距产生了较大的欧姆内阻，降低了电池的输出性能；而对电极长度的尺寸限制，给纸基微流体燃料电池带来了单体电池输出功率过低的固有缺陷。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的不足，而提供了一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池，其特征在于，所述的对流型纸基微流体燃料电池包括：相对设置的阳极部和阴极部；所述的阳极部包括阳极、阳极液纸基流道和阳极托板；所述的阴极部包括阴极、阴极液纸基流道和阴极托板；所述的阳极液纸基流道由阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道构成，且所述的阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道之间具有折弯；所述的阳极、阳极液纸基第一流道和阳极托板由上而下依次层叠设置，所述的阳极液纸基第二流道沿所述阳极托板的侧面垂下；所述的阴极液纸基流道由阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道构成，且所述的阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道之间具有折弯；所述的阴极、阴极液纸基第一流道和阴极托板由上而下依次层叠设置，所述的阴极液纸基第二流道沿所述阴极托板的侧面垂下；所述的阳极与阳极液纸基流道以及所述的阴极与阴极液纸基流道接触部位均设置有催化层；所述的阳极液纸基流道和阴极液纸基流道的前端分别设置有阳极液入口和阴极液入口，尾端与吸收垫相连；所述的阳极液纸基第二流道与所述阴极液纸基第二流道紧贴，形成电池内部电荷运输通道。
[0007]具体的，本专利技术设计的具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池其中的阳极液纸基流道与阴极液纸基流道在阳极托板和阴极托板的上方呈对冲型设计，使得阳极液与阴
极液交界处反应物的扩散方向与对侧反应液的流动方向相反，可有效抑制反应物向对侧电极的扩散，进而降低对阴、阳极电极间距的要求；阳极液纸基流道与阴极液纸基流道在交界处的90
°
弯折，改变了阳极液与阴极液交界处混合层的发展方向，打破了混合层对电极尺寸的限制。
[0008]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道之间具有90
°
的折弯；所述的阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道之间具有90
°
的折弯。具体的，所述的阳极液纸基第一流道和阳极液纸基第二流道相互连通；所述的阴极液纸基第一流道和阴极液纸基第二流道相互连通。可以理解为：本专利技术中的阳极液纸基流道与阴极液纸基流道中具有90
°
弯折的流道。
[0009]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述阳极液纸基第一流道的长度大于所述阳极液纸基第二流道；所述阴极液纸基第一流道的长度大于所述阴极液纸基第二流道。
[0010]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阳极覆盖于所述阳极液纸基第一流道的上表面，且所述的阳极靠近所述阴极的侧边不超出所述阳极托板。
[0011]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阴极覆盖于所述阴极液纸基第一流道的上表面，且所述的阴极靠近所述阳极的侧边不超出所述阴极托板。
[0012]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阳极液纸基流道和所述的阴极液纸基流道均采用纤维素层析滤纸剪裁而成。
[0013]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阳极材质为载钯碳纸，所述的阴极材质为载铂碳纸。
[0014]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的阳极托板和阴极托板均采用PMMA板材制成。
[0015]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：阳极液为甲酸钾与氢氧化钾的混合液，阴极液为氢氧化钾溶液。
[0016]所述的阳极液和阴极液在纸基流动中以自发被动方式向对方流动。阳极侧燃料以对流
‑
扩散方式向阳极催化层传输发生氧化反应；空气中的氧气自发通过阴极的气体扩散层扩散到阴极催化层发生还原反应。阳极液与阴极液在交界处相汇后向下90
°
弯折流向吸收垫。
[0017]进一步的，一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：所述的吸收垫由具有自发吸液能力的多孔介质构成。具体的，所述的吸收垫可以由吸水纸制成，当吸收垫中的吸水纸饱和时，需及时更换，以维持维度的流体流动。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)本专利技术设计的具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：通过阳极液纸基流道与阴极液纸基流道在托板上方的对冲型设计，使得阳极液与阴极液交界处反应物的扩散方向与对侧反应液的流动方向相反，可有效抑制反应物向对侧电极的扩散，进而降低对阴、阳极电极间距的要求，减小了系统的欧姆损失，提高了电池性能。
[0020](2)本专利技术通过将阳极液纸基流道与阴极液纸基流道设计成具有90
°
弯折流道的
结构，改变了阳极液与阴极液交界处混合层的发展方向，打破了混合层对电极尺寸的限制。
[0021](3)本专利技术设计的具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池：其相较于传统的反应液平行层流流动的纸基微流体燃料电池，本专利技术所提供的具有90
°
弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池的欧姆损失明显降低。相关结果表明，反应液混合层的发展方向与电极平面垂直，电极尺寸的增加不会造成寄生电流的产生。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0023]图1为本专利技术设计的一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术设计的一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池的正视图。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有弯折流道的对流型纸基微流体燃料电池，其特征在于，所述的对流型纸基微流体燃料电池包括：相对设置的阳极部(1)和阴极部(2)；所述的阳极部(1)包括阳极(1
‑
1)、阳极液纸基流道(1
‑
2)和阳极托板(1
‑
3)；所述的阴极部(2)包括阴极(2
‑
1)、阴极液纸基流道(2
‑
2)和阴极托板(2
‑
3)；所述的阳极液纸基流道(1
‑
2)由阳极液纸基第一流道(1
‑2‑
1)和阳极液纸基第二流道(1
‑2‑
2)构成，且所述的阳极液纸基第一流道(1
‑2‑
1)和阳极液纸基第二流道(1
‑2‑
2)之间具有折弯；所述的阳极(1
‑
1)、阳极液纸基第一流道(1
‑2‑
1)和阳极托板(1
‑
3)由上而下依次层叠设置，所述的阳极液纸基第二流道(1
‑2‑
2)沿所述阳极托板(1
‑
3)的侧面垂下；所述的阴极液纸基流道(2
‑
2)由阴极液纸基第一流道(2
‑2‑
1)和阴极液纸基第二流道(2
‑2‑
2)构成，且所述的阴极液纸基第一流道(2
‑2‑
1)和阴极液纸基第二流道(2
‑2‑
2)之间具有折弯；所述的阴极(2
‑
1)、阴极液纸基第一流道(2
‑2‑
1)和阴极托板(2
‑
3)由上而下依次层叠设置，所述的阴极液纸基第二流道(2
‑2‑
2)沿所述阴极托板(2
‑
3)的侧面垂下；所述的阳极(1
‑
1)与阳极液纸基流道(1
‑
2)以及所述的阴极(2
‑
1)与阴极液纸基流道(2
‑
2)接触部位均设置有催化层；所述的阳极液纸基流道(1
‑
2)和阴极液纸基流道(2
‑
2)的前端分别设置有阳极液入口(1
‑2‑
3)和阴极液入口(2
‑2‑
3)，尾端与吸收垫相连；所述的阳极液纸基第二流道(1
‑2‑
2)与所述阴极液纸基第二流道(2
‑2‑
2)紧贴，形成电池内部电荷运输通道。2.根据权利要求1所述的一种具...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，凌磊，谢亚军，单帅，李昕宇，黄宇刚，黄豪程，贝绍轶，张兰春，
申请(专利权)人：江苏省中以产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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