专利名称：一种百叶窗结构的自呼吸微型燃料电池结构与制备方法
技术领域：
本发明属于质子交换膜燃料电池领域，具体涉及的是自呼吸式微型燃料电池的阴极极板结构和封装方法。
(二)
背景技术：
燃料电池DMFC作为一种微型便携式能源，有其内在的优势。较高的比能量和能量转化效率是人们感兴趣的主要原因。同时固定的外部结构和可随时填充的液体燃料，也为用户提供了便利条件。微型直接甲醇燃料电池不但体积小、能量密度高而且可以在常温下使用，非常适合于笔记本电脑、手机、掌上电脑等功率越來越大的移动电了设备，是目前最有可能取代传统能源的新能源之一。然而加工用十便携式能源的微型燃料电池，并不足单一的降低电池的物理尺寸那么简单，目前质子交换膜燃料电池的研究主要存在以下问题(l)采用石墨或者硅材料制作的双极板强度过低,实用性不强；(2)采用的单池阴极极板结构例如阴极打孔不利于电池组的连接；(3)普通的机械螺丝封装方法占用无用空间过大。因此新的设计和封装方法必需被采用，这将不同于以往的传统结构。
(三)
发明内容
本发明的目的是提供一种利用微细精密加工技术制作微型燃料电池，工艺流程简单，制造成本低，占用空间小，节省体积，机械性能好，可加强电池的结构强度的百叶窗结构的自呼吸微型燃料电池结构与制备方法。
本发明的目的是这样实现的包括双极板(阳极极板、阴极极板)、膜电极MEA及绝缘材料和夹具，双极板上两侧分别含有与膜电极相对应的流场，流场为平行结构，其中阴极极板采用"百叶窗"式进气结构，利用夹具(4个)将双极板、绝缘材料与膜电极夹在一起，就可以作为发电单元使用。
本发明的另一 目的是提供上述自呼吸式微型燃料电池的制备方法，利用微细精密加工技术制作出燃料电池极板结构模具，然后冲压不锈钢完成燃料电池的双极板的制作，来组装电池，利用微细精密加工技术加工高分子材料(如有机玻璃、塑料等)，即可完成夹具的制作。此种结构的燃料电池使用富氢物质(如氢气、甲醇等)作为燃料，氧气由大气直接供给，电池双极板材料为不锈钢。电池的阴极采用一种新型的"百叶窗"式进气结构，便于阴极的进气和自呼吸式电池组的连接。封装方法是利用夹具对电池四边进行夹紧，此种封装方法可有效缩小燃料屯池的体积，利于于批量加工和提高电池性能。
本发明还有这样一些技术特征1 、所述的含有流场和"百叶窗"式进气结构的双极板，是利用微细精密加工技术制作出燃
料电池极板结构模具，然后冲压不锈钢完成；2、所述的夹具是利用微细精密加工技术加工高分子材料(如有机玻璃、塑料等)制成。
本发明采用不锈钢作为极板材料，利用微细精密加工技术制作出燃料电池极板结构模具，从而冲压完成燃料电池的极板结构来组装电池，这样做具有以下优点(1)由于不锈钢材料具有机械性能好，硬度大，不容易断裂，易于封装的特点，可以保证电池结构的紧密，从而有效地降低电池内阻；(2)相对于其他工艺来说可以降低研发成木，确保一定的成品率。另外利用微细精密加工技术加工高分子材料(如有机玻璃、塑料等)制成可有效缩小燃料电池的体积，利于于批量加工和电池组的连接。本发明的优点在于1、便于自呼吸式电池组连接；2。工艺流程简单，制造成本低，确保一定的成品率；3、占用空间小，节省体积；4、机械性能好，可加强电池的结构强度。
(四)
图1为本发明组件图；图2为夹具的示意图；图3为装配完成后的立体图；图4-5为装配后的截面图。
(五)
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明
结合图1，其中包括双极板(阳极极板l、阴极极板4)、膜电极MEA及绝缘材料3和夹具2。利用微细精密加工技术制作出燃料电池极板结构模具，然后冲压不锈钢制成电池阴、阳极板1和4，阴、阳极板中间为膜电极MEA及绝缘材料3，其中阳极极板l、膜电极MEA及绝缘材料3和阴极极板4装配在一起形成"三明治"结构。封装所使用的夹具2利用微细精密加工技术加丁高分子材料(如有机玻璃、塑料等)制成，数量为4个，将装配好的电池四周扣紧，保证电池不会漏液及阴、阳极板连接的紧密性。装配好的电池如图3所示。图4-5为装配后的截面图，其中5和6为进液孔和出液孔；1为阳极极板，含有供液体流动的平行流场；4为具有"百叶窗"结构7的阴极极板，方便进气；2为电池封装所使用的夹具，保证电池不会漏液或漏气及双极板连接的紧密性；3为膜电极MEA及绝缘材料。
权利要求
1、一种百叶窗结构的自呼吸微型燃料电池结构，其特征在于它包括双极板、膜电极MEA及绝缘材料和夹具，双极板上两侧分别含有与膜电极相对应的流场，流场为平行结构，双极板包括阳极极板和阴极极板，其中阴极极板采用“百叶窗”式进气结构，利用夹具将双极板、绝缘材料与膜电极夹在一起，夹具包括4个。
2、 根据权利要求1所述的一种百叶窗结构的自呼吸微型燃料电池结构的制备方法，其特征 在于利用微细精密加工技术制作出燃料电池极板结构模具，然后冲压不锈钢完成燃料电池 的双极板的制作，来组装电池，利用微细精密加工技术加工高分子材料，即可完成夹具的 制作，封装方法是利用夹具对电池四边进行夹紧。
3、 根据权利要求2所述的一种百叶窗结构的自呼吸微型燃料电池结构的制备方法，其特征 在于所述的高分子材料包括有机玻璃、塑料。
全文摘要
本发明提供了一种百叶窗结构的自呼吸微型燃料电池结构与制备方法。自呼吸微型燃料电池包括双极板(阳极极板、阴极极板)、膜电极MEA及绝缘材料和夹具，双极板上两侧分别含有与膜电极相对应的流场，流场为平行结构，其中阴极极板4采用“百叶窗”式进气结构，利用夹具(4个)将双极板、绝缘材料与膜电极夹在一起，就可以作为发电单元使用。本发明是一种利用微细精密加工技术制作的微型燃料电池，具有工艺流程简单，制造成本低，占用空间小，节省体积，机械性能好，可加强电池的结构强度等优点。
文档编号H01M8/10GK101599548SQ20091007244
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者刘晓为, 博 张, 张宇峰, 王喜莲, 索春光, 苑振宇 申请人:哈尔滨工业大学水资源国家工程研究中心有限公司