专利名称：一种燃料电池氧基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池氧基板，具体涉及一种质子交换膜燃料电池氧基板。
背景技术：
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装 置，亦即通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。它的种类可以多种多样，但都基于 一个基本的设计，即它们都含有二个电极， 一个负阳极和一个正阴极。这二个电极被一个位 于它们之间的、携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。电极上的催化剂如白金，常用来 加速电化学反应。只要向燃料电池不断供给燃料，就可以在电极上连续发生电化学反应，并 产生电流。单个燃料电池块的电压小于1V ，因而要将多个燃料电池组合在一起，制成电池 堆，并根据电压和电流的需要将电池堆进行串联或并联，以产生足够的电力。因而燃料电池 具有传统铅酸电池无可比拟的独特优越性，高效率、无污染、低噪声、建设周期短、易维护 以及成本低是其诱人特点。
尽管燃料电池有上述诸多优点，目前燃料电池自身还存在很多技术问题，因而没有得到 大规模应用。其中一个比较重要的问题是反应气体在流场内的分配，而反应气体在流场内的 分配取决于双极板的流场结构。双极板的流场结构决定反应气体与生成物在流场内部的流动 状态以及电池长期运行的稳定性。合理的流场设计应该能均匀分配电池所需燃料与氧化剂， 保证电流密度均匀；同时将电池生成的水随尾气及时顺利地排出。
对于自吸式氢空燃料电池，如何分配氧化道与冷却道的气体流量长期困扰着人们。氧化 道的气体流量要合适，如果供应的气体量不足够，无法满足电池工作的需要，同时由于电池 出口部分生成水的积累，液态水较多容易导致电池水淹，影响电池性能；如果供应的气体量 过多，流场内湿度会相对较低，导致质子交换膜较干，内阻增大，欧姆极化增大，且容易使 膜破损，电池性能变差。冷却道的气体流量同样重要，冷却道的气体用于电池的散热，电池 工作过程中会产生热量，带走部分的热量有助于电池更加高效的工作，散热的比例对电池工 作的稳定性和使用寿命起很大作用。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种质子交换膜燃料电池氧基板，所述的氧基板的流场结构能 够限制气体流量，使反应气体在流场内分配均匀，同时还可以合理分配氧化道和冷却道中的 气体量。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
一种燃料电池氧基板，所述氧基板的一侧设置有氧化流道，另一侧设置有散热流道，所 述氧基板设有散热流道的一侧还设有废气流道，所述废气流道的一端封闭，另一端敞开；所 述废气流道的底部设有与氧化流道相连通的限流孔。所述废气流道的数目为1一8。
所述限流孔的孔径为0.5mm—1.5mm，所述氧化流道的槽宽为岸宽的l一3倍；所述散热流 道的槽宽为岸宽的1一3倍。
所述氧基板为石墨板/碳板或金属板。
所述氧基板为平板、圆筒状或中空多棱柱体状，所述中空多棱柱状优选为中空三棱柱状 、中空四棱柱状、中空五棱柱状、中空六棱柱状、中空七棱柱状或中空八棱柱状。
本发明设计的氧基板流场结构能够限制气体流量，使反应气体在流场内分配均匀，同时 还可以合理分配氧化道和冷却道中的气体量。所述限流孔的孔径大小设定为O. 5mm—l. 5mm之 间。研究表明，如果孔径小于0.5mm，反应产生的水无法随气体有效排出，发生凝聚，降低 了氧气通过气体扩散层的速度，甚至会淹没电催化剂的活性点，导致传质过程受阻；液态水 的存在还容易导致气体在电极内和系统内各单元之间分布不均匀，从而导致电池性能下降， 并造成系统内各个单元电池的电压不等。如果孔径大于1.5mm，则反应后的气体排出速度太 快，反应产生的水气随气体排出，无法有效湿润质子膜而导致膜失水，导致电池的欧姆压增 大，同时会降低催化层截面的活性。如果孔径选择在0.5mm—1.5mm，电堆工作过程中产生的 水蒸气足以对膜进行润湿，而无需对反应气体进行润湿。
图l为本发明氧基板的氧化流道结构示意图2为本发明氧基板的A—A剖视图3为本发明氧基板的散热流道结构示意图；图4为本发明氧基板的B—B剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参照图1一4， 一种燃料电池氧基板，氧基板为石墨板/碳板或金属板，氧基板的一侧设 置有氧化流道2，另一侧设置有散热流道3，所述氧基板设有散热流道3的一侧还设有废气流 道4，所述废气流道4的一端封闭，另一端敞开；所述废气流道4的底部设有与氧化流道2相连 通的限流孔l，限流孔l的孔径为0.5mm—1.5mm。氧基板的对角位置设有定位孔7。
所述氧化流道2的槽宽为岸5宽的1一3倍，所述散热流道3的槽宽为岸6宽的1一3倍。
参照图1一4，所述氧基板可以为平板状。
所述氧基板可以为中空多棱柱状，如中空三棱柱状、中空四棱柱状、中空五棱柱状、中 空五棱柱状、中空六棱柱状、中空七棱柱状或中空八棱柱状。中空多棱柱状可以为正多棱柱 状，也可以为不规则多棱柱状。当氧基板为中空多棱柱状时，多棱柱的每一侧面均可设有一 废气流道4，废气流道4的所述废气流道4的底部设有与氧化流道2相连通的限流孔1;也可以 只在其中的一个侧面或几个侧面上设有废气流道4，所述废气流道4的底部设有与氧化流道2 相连通的限流孔l。
燃料电池工作时，空气进入氧化流道2内，并在MEA内与氢气接触反应，生成气态水。气 态水与未参与反应的气体通过限流孔1到达废气流道4，在氢空风扇的吸力下沿废气流道4排 出电堆。反应产生的热量随散热流道3内的空气排出。
权利要求
权利要求1一种燃料电池氧基板，所述氧基板的一侧设置有氧化流道(2)，另一侧设置有散热流道(3)，其特征在于所述氧基板设有散热流道(3)的一侧还设有废气流道(4)，所述废气流道(4)的一端封闭，另一端敞开；所述废气流道(4)的底部设有与氧化流道(2)相连通的限流孔(1)。
2.根据权利要求l所述燃料电池氧基板，其特征在于所述限流孔(1)的孔径为O. 5mm—1. 5mm。
3.根据权利要求l所述燃料电池氧基板，其特征在于所述废气流道(4)的数目为1一8。
4.根据权利要求l、 2或3所述燃料电池氧基板，其特征在于所述氧化流道(2)的槽宽为岸(5)宽的1一3倍；所述散热流道(3)的槽宽为岸(6)宽的1一3倍。
5.根据权利要求l、 2或3所述燃料电池氧基板，其特征在于所述氧基板为石墨板/碳板或金属板。
6.根据权利要求l、 2或3所述燃料电池氧基板，其特征在于所述氧基板为平板、圆筒状或中空多棱柱体状。
7.根据权利要求6所述燃料电池氧基板，其特征在于所述中空多棱柱状为中空三棱柱状、中空四棱柱状、中空五棱柱状、中空六棱柱状、中空七棱柱状或中空八棱柱状。
全文摘要
本发明公开了一种燃料电池氧基板，所述氧基板的一侧设置有氧化流道，另一侧设置有散热流道，所述氧基板设有散热流道的一侧还设有废气流道，所述废气流道的一端封闭，另一端敞开；所述氧化流道的底部设有与废气流道相连通的限流孔，限流孔的孔径为0.5mm-1.5mm。所述的氧基板的流场结构能够限制气体流量，使反应气体在流场内分配均匀，同时还可以合理分配氧化道和冷却道中的气体量。
文档编号H01M8/02GK101471447SQ20071020342
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者侯晓峰, 冀中华, 钢 肖, 捷 马 申请人:汉能科技有限公司