一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，包括：上盖板、下底板、多孔阳极和多孔阴极；所述的上盖板设置于所述下底板上；所述的下底板中设置有电池凹槽，且电池凹槽由阳极液贮液区、多孔阳极区、中间流道、多孔阴极区和阴极液贮液区构成；所述的多孔阳极和多孔阴极呈等腰梯形状，且多孔阳极和多孔阴极分别嵌入在所述多孔阳极区和所述多孔阴极区中；所述的上盖板上设置有阳极液入口、阴极液入口、反应液出口、阳极接线口以及阴极接线口。本发明专利技术提供了一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其中等腰梯形的电极设计，在不降低电极尺寸的同时，减小了电池内阻，有效增大了电极内部活化区比例，电池的放电性能显著提升。能显著提升。能显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池


[0001]本专利技术涉及微流体燃料电池
，具体涉及一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池。

技术介绍

[0002]微流体燃料电池是一种极具潜力的新型微型电源。为提高微流体燃料电池的燃料利用率，近年来对流型微流体燃料电池受到了广泛的关注。在对流型微流体燃料电池中，阳极电极液和阴极电极液以相反的方向流向彼此。由于阳极液与阴极液混合层中反应物的扩散方向与对侧反应液流动方向相反，燃料扩散的现象受到较好的抑制。系统对低电极液流速的耐受程度也极大增大。然而，由于电极内离子电阻的分布不均匀，这类燃料电池的发电能力存在固有缺陷，所采用的矩形电极中，电极外部的贡献远小于电极内部。考虑电极外部的贡献较小，切除电极外部可增强电池的输出电流密度，然而电极尺寸的减小导致输出电流降低，相应的燃料利用率也会随之降低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：针对
技术介绍
中提到的问题，而提供了一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，本专利技术等腰梯形的电极设计，在不降低电极尺寸的同时，减小了电池内阻，有效增大了电极内部活化区比例，电池放电性能显著提升。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0005]一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其特征在于，所述的对流型微流体燃料电池包括：上盖板、下底板、多孔阳极和多孔阴极；所述的上盖板设置于所述下底板上；所述的下底板中设置有电池凹槽，且所述的电池凹槽由阳极液贮液区、多孔阳极区、中间流道、多孔阴极区以及阴极液贮液区构成；所述的多孔阳极和多孔阴极呈等腰梯形状，且所述的多孔阳极和多孔阴极分别嵌入在所述多孔阳极区和所述多孔阴极区中；所述的上盖板上设置有阳极液入口、阴极液入口、反应液出口、阳极接线口以及阴极接线口。
[0006]在本专利技术的设计中电池凹槽划分为五个区域，其包括阳极液贮液区、多孔阳极区、中间流道、多孔阴极区和阴极液贮液区。
[0007]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述的上盖板与所述下底板热压封装。
[0008]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述的多孔阳极和多孔阴极为等腰梯形状的电极，且等腰梯形的上底与下底的宽度比为1：3。
[0009]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：等腰梯形电极的高度设置为2.0
‑
4.0mm，上底宽度设置为0.3
‑
0.7mm。
[0010]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述的阳极液贮液区和所述阴极液贮液区的宽度设置与等腰梯形的上底宽度一致，所述阳极液贮液区和所述阴极液贮液区的长度设置为1.0
‑
2.0mm。
[0011]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述多孔阳极和多孔阴极的厚度略大于所述电池凹槽的深度；所述电池凹槽的深度设置为0.3
‑
0.5mm。具体的，可以理解为多孔阳极和多孔阴极的厚度略大于多孔阳极区和多孔阴极区，轻微压缩后即可使之嵌入电池凹槽中。
[0012]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述上盖板的厚度设置为0.3
‑
0.5mm，所述下底板的厚度设置为0.6
‑
1.0mm。
[0013]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述的多孔阳极和多孔阴极均由碳纸剪裁而成；阳极液为2.0mol/L的二价钒溶液，阴极液为2.0mol/L的五价钒溶液，且所述的阳极液和阴极液中均含4.0mol/L的硫酸作为支撑电解液。
[0014]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述的电池凹槽由依次排列的阳极液贮液区、多孔阳极区、中间流道、多孔阴极区以及阴极液贮液区连通构成；且所述的阳极液贮液区与所述阴极液贮液区呈对称设置，所述的多孔阳极区与所述多孔阴极区呈对称设置；所述中间流道的宽度设置为0.5
‑
1.0mm。
[0015]进一步的，一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池：所述的多孔阳极和多孔阴极分别嵌入在所述多孔阳极区和所述多孔阴极区中，且等腰梯形状的多孔阳极和多孔阴极的下底位于所述中间流道的两侧。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术涉及对微流体燃料电池的改进，具体涉及一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，在本专利技术的方案中等腰梯形的多孔阳极电极和多孔阴极电极设计，在不降低电极尺寸的同时，减小了电池内阻，有效增大了电极内部活化区比例；电解液以较低流速通过电极内部活化区，促进了电极活化区内电极与电解液的充分接触；等腰梯形状电极的上底与下底比例的合理设定，在充分增大电极活化区面积的同时，避免了上底过小导致梯形斜边处反应速率的衰减。本专利技术与传统矩形电极相比，采用该等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池其放电性能得到了显著提升。
附图说明
[0018]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。
[0019]图1为本专利技术设计的一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池的爆炸示意图；
[0020]图2为本专利技术设计的一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池中电池凹槽的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例1提供的具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池与对比例1提供的具有同等面积矩形电极的对流型微流体燃料电池的极化曲线对比图；图3中实心数据点为矩形电极(对比例1)，空心数据点为等腰梯形电极(实施例1)。
[0022]图中标记：1上盖板、2下底板、3多孔阳极、4多孔阴极、1
‑
1阳极液入口、1
‑
2阴极液入口、1
‑
3反应液出口、1
‑
4阳极接线口、1
‑
5阴极接线口、2
‑
1电池凹槽、2
‑1‑
1阳极液贮液区、2
‑1‑
2多孔阳极区、2
‑1‑
3中间流道、2
‑1‑
4多孔阴极区、2
‑1‑
5阴极液贮液区。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其特征在于，所述的对流型微流体燃料电池包括：上盖板(1)、下底板(2)、多孔阳极(3)和多孔阴极(4)；所述的上盖板(1)设置于所述下底板(2)上；所述的下底板(2)中设置有电池凹槽(2
‑
1)，且所述的电池凹槽(2
‑
1)由阳极液贮液区(2
‑1‑
1)、多孔阳极区(2
‑1‑
2)、中间流道(2
‑1‑
3)、多孔阴极区(2
‑1‑
4)以及阴极液贮液区(2
‑1‑
5)构成；所述的多孔阳极(3)和多孔阴极(4)呈等腰梯形状，且所述的多孔阳极(3)和多孔阴极(4)分别嵌入在所述多孔阳极区(2
‑1‑
2)和所述多孔阴极区(2
‑1‑
4)中；所述的上盖板(1)上设置有阳极液入口(1
‑
1)、阴极液入口(1
‑
2)、反应液出口(1
‑
3)、阳极接线口(1
‑
4)以及阴极接线口(1
‑
5)。2.根据权利要求1所述的一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其特征在于，所述的上盖板(1)与所述下底板(2)热压封装。3.根据权利要求1所述的一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其特征在于，所述的多孔阳极(3)和多孔阴极(4)为等腰梯形状的电极，且等腰梯形的上底与下底的宽度比为1：3。4.根据权利要求3所述的一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其特征在于，等腰梯形电极的高度设置为2.0
‑
4.0mm，上底宽度设置为0.3
‑
0.7mm。5.根据权利要求4所述的一种具有等腰梯形电极的对流型微流体燃料电池，其特征在于，所述的阳极液贮液区(2
‑1‑
1)和所述阴极液贮液区(2
‑1‑
5)的宽度设置与等腰梯形的上底宽度一致，所述阳极液贮液区(2
‑1‑
1)和所述阴极液贮液区(2
‑1‑
5)的长度设置为1.0
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，单帅，谢亚军，凌磊，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：