阴极板、单体电池及燃料电池制造技术

本申请提供一种阴极板、单体电池及燃料电池，所述阴极板包括板体，所述板体具有第一方向；所述板体形成有位于同一侧的分气区、排水区和毛细沟槽；其中，所述分气区和所述排水区沿所述第一方向间隔设置；所述毛细沟槽具有位于所述第一方向相对的第一端部和第二端部，其中，所述第一端部与所述排水区相通，所述第二端部靠近所述分气区设置，以用于将排水区内的水引入到气体入口处。本申请旨在解决现有技术中由于氧化气体干燥而导致质子交换膜易干燥的技术不足。的技术不足。的技术不足。

【技术实现步骤摘要】
阴极板、单体电池及燃料电池


[0001]本申请涉及氢燃料电池
，具体涉及一种阴极板、单体电池及燃料电池。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是的发电过程为：氢气在阳极催化剂的作用下，生成氢离子并释放出电子；氢离子穿过质子交换膜到达阴极，电子则经过电流收集板收集，由外电路流向阴极；氧化气体(空气或者氧气)在阴极催化剂的作用下被还原并与氢离子、外电路电子结合生成水。
[0003]然而，现有技术中，由于极板入口处氧化气体经过压缩，温度升高，含水量不足，容易导致质子交换膜干燥，而且在极板出口处汇集大量反应水，导致极板堵塞或者水淹进而影响电堆的发电效率。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种阴极板、单体电池及燃料电池，旨在解决现有技术中由于极板入口处的氧化气体含水量不足而导致质子交换膜干燥的技术不足。
[0005]本申请提出一种阴极板，包括板体，所述板体具有第一方向；所述板体形成有位于同一侧的分气区、排水区和毛细沟槽；
[0006]其中，所述分气区和所述排水区沿所述第一方向间隔设置；所述毛细沟槽具有位于所述第一方向相对的第一端部和第二端部，其中，所述第一端部与所述排水区相通，所述第二端部靠近所述分气区设置，用于将排水区内的水引入到气体入口处。
[0007]可选地，所述板体形成有与所述分气区相通的气体进口，所述第二端部靠近所述气体进口设置。
[0008]可选地，所述毛细沟槽具有多条。
[0009]可选地，所述第二端部构造为缩颈段，所述缩颈段的截面积在沿所述排水区指向所述分气区的方向上逐渐变小。
[0010]可选地，所述板体形成有与所述分气区和所述排水区位于同一侧的流道区，所述流道区分别与所述分气区和所述排水区连通；所述板体具有与所述第一方向交叉的第二方向；所述毛细沟槽位于所述流道区在所述第二方向上的低侧。
[0011]可选地，所述第一端部和所述第二端部均分别位于所述流道区的在所述第一方向上相对的两端的外侧。
[0012]可选地，所述毛细沟槽包括主沟槽和副沟槽；其中，所述主沟槽具有所述第一端部和所述第二端部；所述副沟槽与所述主沟槽连通，并且与所述流道区连通。
[0013]可选地，所述毛细沟槽的槽壁设有亲水涂层。
[0014]本申请实施例还提出一种单体电池，包括：阳极板，膜电极组件，以及如前所述的阴极板，所述膜电极组件设置于所述阴极板和所述阳极板之间，且所述膜电极组件位于所述阴极板具有所述分气区、所述排水区和所述毛细沟槽的一侧。
[0015]本申请还提出一种燃料电池，包括：多个如前所述的单体电池。
[0016]本申请技术方案中提供的阴极板应用至燃料电池时，毛细沟槽基于毛细作用将排水区聚集的液态水通过第一端部引入到毛细沟槽内输送至第二端部。由于第二端部靠近分气区设置，水分能经过气体扩散层扩散至分气区内，进而对氧化气体进行加湿，在氧化气体扩散的过程中对质子交换膜进行加湿，进而使得质子交换膜处于湿润状态，避免质子交换膜因为缺水而导致质子电导体率下降，进而降低电池内阻，提高电堆的发电效率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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的附图。
[0018]图1是本申请实施例提供的阴极板的结构示意图；
[0019]图2是图1中A处局部放大图；
[0020]图3是本申请实施例提供的阴极板的另一结构示意图。
[0021]附图标记列表
[0022]11分气区22第二端部12流道区23主沟槽13排水区24副沟槽20毛细沟槽11a气体进口21第一端部
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具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本专利技术，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况
下也可以实现本专利技术。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本专利技术的描述变得晦涩。因此，本专利技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
[0026]质子交换膜是氢燃料电池中重要的部件。阳极产生的氢离子，穿过质子交换膜进入到阴极而与阴极的氧化气体进行电化学反应并产生水。然而，由于阴极的氧化气体经过压缩后，含水量不足容易导致质子交换膜缺水而干燥，导致质子交换膜的质子电导率下降，从而电池内阻变大，影响电堆的发电效率。
[0027]为此，本申请实施例提出一种阴极板，包括板体，所述板体具有第一方向；图1所示，所述板体形成有位于同一侧的分气区11、排水区13和毛细沟槽20；其中，所述分气区11和所述排水区13沿所述第一方向间隔设置；所述毛细沟槽20具有位于所述第一方向相对的第一端部21和第二端部22，其中，所述第一端部21与所述排水区13相通，所述第二端部22靠近所述分气区11设置，以用于将排水区内的水引入到气体入口处。
[0028]在阴极板应用至燃料电池时，毛细沟槽20基于毛细作用将排水区13通过第一端部21引入到毛细沟槽20内输送至第二端部22。由于第二端部22靠近分气区11设置，水分能扩散至分气区11内，进而可以将排水区内的水引入到流道区的气体入口处，进而进入到氧化气体内对氧化气体进行加湿，在氧化气体扩散的过程中对质子交换膜进行加湿，进而使得质子交换膜处于湿润状态，避免质子交换膜因为缺水而导致质子电导体率下降，进而降低电池内阻，提高电堆的发点效率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴极板，其特征在于，包括板体，所述板体具有第一方向；所述板体形成有位于同一侧的分气区、排水区和毛细沟槽；其中，所述分气区和所述排水区沿所述第一方向间隔设置；所述毛细沟槽具有位于所述第一方向相对的第一端部和第二端部，其中，所述第一端部与所述排水区相通，所述第二端部靠近所述分气区设置且与所述分气区不连通，以用于将排水区内的水引入到气体入口处。2.如权利要求1所述的阴极板，其特征在于，所述板体形成有与所述分气区相通的气体进口，所述第二端部靠近所述气体进口设置。3.如权利要求1所述的阴极板，其特征在于，所述毛细沟槽具有多条。4.如权利要求1所述的阴极板，其特征在于，所述第二端部构造为缩颈段，所述缩颈段的截面积在沿所述排水区指向所述分气区的方向上逐渐变小。5.如权利要求1所述的阴极板，其特征在于，所述板体形成有与所述分气区和所述排水区位于同一侧的流道区，所述流道区分别与所述分气...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵恒，李冬冬，王淼，唐厚闻，李红涛，
申请(专利权)人：上海氢晨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：