专利名称：直接甲醇燃料电池塑料双极板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃料电池双极板，特别是采用双向流道设计，表面有金属镀层的塑料双极板。
背景技术：
直接甲醇燃料电池是一种能够将甲醇及氧化剂的化学能转化为电能的装置。本实用新型专利所述的直接甲醇燃料电池，是指将液态甲醇在室温到80℃的温度范围内在阳极上发生电催化氧化反应，生成CO2和氢离子，并释放出电子；电子通过外电路传导到阴极，与通过质子交换膜扩散到阴极的氢离子共同将氧气在阴极表面进行电催化还原反应，生成水。
直接甲醇燃料电池是从质子交换膜燃料电池演化过来的一种能量转化装置(除了所采用的燃料不同外，其他部件材料及电堆结构与质子交换膜燃料电池均基本相同)，因此，在直接甲醇燃料电池运行过程中就产生了一些新问题，比如催化剂活性较低、甲醇容易穿过质子交换膜渗透到阴极、电堆的重量较高等。鉴于甲醇具有来源丰富、价格便宜、毒性小、在常温下为液体，易于携带和储存等优点，直接甲醇燃料电池特别适用于小型便携式产品配套市场。而对于小型直接甲醇燃料电池来说，作为流体与电子的传输载体，双极板的结构与材料设计决定了反应物和生成物在流道内的流动状态、浓度分布以及电堆重量，从而使双极板成为影响直接甲醇燃料电池性能的关键部件。
目前，直接甲醇燃料电池仍沿用质子交换膜燃料电池的石墨双极板或金属双极板(如镍基合金、铁基合金等)，但这两种双极板存在以下缺点1)重量较重，加工工艺复杂，成品率低，价格昂贵；2)较难实现流体入口处的有效密封。
另外，现有直接甲醇燃料电池双极板的流道设计目前也沿用质子交换膜燃料电池的单向流道设计，采用这种设计加工而成的双极板往往造成流体入口处浓度与出口处浓度存在较大偏差，使甲醇浓度出现不均匀分布，从而进一步影响直接甲醇燃料电池的输出性能。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题而提供一种重量轻、易于加工、成品率高、价格低廉，便于实现流体出入口处的有效密封以及较均匀甲醇浓度分布的直接甲醇燃料电池塑料双极板。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现在矩形基板的两侧设有与进、出口相通的流道，改进之处是所述基板为塑料板，可采用聚乙稀、聚丙稀、ABS树酯或酚醛树酯等塑料板，表面有导电金属层，所述流道为双向对称分布，所述进、出口是垂直于流道平面的通孔，通孔的一端有凸台，另一端有与凸台密封配合的凹槽。
上述塑料板表面的导电金属层有三层，最里层为铜、镍、铁或其二元合金层，中间为镍、铁或镍铁合金层，最外层为Ni-Sic、Ni-Wc或Ni-SiO2复合层。每层导电金属层的厚度为3～36μm。所述凸台的外缘套有密封圈。基板四周侧面上设有贯通基板纵、横方向的排热孔，该排热孔与流道相隔离。
本实用新型由于采用了以上技术方案，即采用塑料作为直接甲醇燃料电池双极板的基体材料，并在所述塑料双极板基体材料上电沉积或化学镀了3～36um厚度的三层导电金属来实现导流板的电子传输功能，直接甲醇燃料电池双极板的重量比现行石墨双极板的降低了约20％～50％，价格降为石墨双极板的10％左右，还能较好地实现批量生产。本实用新型还可通过流体进出口处的高度为0.8～1.5mm的凸台设计配合密封圈以及凸台背面的凹槽设计较好地实现流体传输的密封性。本实用新型还在所述的直接甲醇燃料电池塑料双极板上设有双向对称流道，从而提高流体浓度的均一性分布。此外，本实用新型还在所述的直接甲醇燃料电池塑料双极板的四个侧面上设有排热孔，从而达到较好的散热效果。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的左视图；图4是图1中B-B剖面图；图5是图1中A-A局部剖面放大图。
具体实施方式
如图，矩形基板1的两侧设有双向对称流道2，基板采用聚乙烯塑料板，表面有三层电镀层3，第一层化学镀铜，厚3μm，第二层镀镍，厚30μm，第三层为Ni-SiO2复合电镀层，厚20μm。流道的进出口为通孔，通孔一端有凸台4，另一端有与凸台密封配合的凹槽5，凸台外缘有密封圈6。基板四周侧面上设有贯通基板纵、横方向的排热孔7，该排热孔与流道相隔离。
权利要求1.一种直接甲醇燃料电池塑料双极板，在矩形基板的两侧设有与进、出口相通的流道，其特征是所述基板为塑料板，表面有导电金属层，所述流道为双向对称分布，所述进、出口是垂直于流道平面的通孔，通孔的一端有凸台，另一端有与凸台密封配合的凹槽。
2.按权利要求1所述的直接甲醇燃料电池塑料双极板，其特征是塑料板表面的导电金属层有三层，最里层为铜、镍、铁或其二元合金层，中间为镍、铁或镍铁合金层，最外层为Ni-Sic、Ni-Wc或Ni-SiO2复合层。
3.按权利要求2所述的直接甲醇燃料电池塑料双极板，其特征是每层导电金属层的厚度为3～36μm。
4.按权利要求1所述的直接甲醇燃料电池塑料双极板，其特征是所述凸台的外缘套有密封圈。
5.按权利要求1所述的直接甲醇燃料电池塑料双极板，其特征是基板四周侧面上设有贯通基板纵、横方向的排热孔，该排热孔与流道相隔离。
专利摘要一种直接甲醇燃料电阻塑料双极板，以聚乙烯、ABS等塑料为基体，表面电镀或化学镀三层厚3～36μm的导电金属层。极板两侧设有与进出口相通的双向对称分布的流道，进出口为通孔，其一端有凸台，另一端有与凸台密封配合的凹槽。基体四周侧面上有贯通纵横方向的排热孔，该排热孔与流道相隔离。本实用新型重量轻，易于加工，成品率高，成本低，便于实现流体浓度的均匀分布和进出口处的有效密封，且有很好的散热效果。
文档编号H01M4/86GK2580609SQ02257928
公开日2003年10月15日 申请日期2002年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者佘沛亮, 胡信国, 孙延先, 刘晶华, 陈丹 申请人:江苏隆源双登电源有限公司