[实用新型]一种无氟质子交换膜燃料电池

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种燃料电池，特别是一种无氟质子交换膜燃料电池。

背景技术：

燃料电池是一种通过电化学反应将贮存在燃料中的化学能直接转变为电能的能量转换装置。目前市场上的燃料电池主要是全氟磺酸质子交换膜燃料电池，全氟磺酸膜具有力学强度高，化学稳定性好，质子电导率大(水含量大时)等优点的同时，也有其局限性。这类膜的离子电导强烈地依赖于水含量，在水含量较低或温度较高，特别是温度高于100℃时，电导率明显下降，用于燃料电池时，必须保证膜的充分湿润，防止失水，这使得膜的设计和操作复杂化。温度升高在引起电导率下降的同时也会使膜发生化学降解。另外，应用于新型的以甲醇为燃料的直接甲醇燃料电池时，这类膜的阻醇性能较差，易发生甲醇透过，引起阴极催化剂中毒等。由于全氟磺酸型质子交换膜使用了大量氟化合物，合成步骤繁琐，其价格非常高。汽车电池系统目标成本约为400元/KW，家用电池系统成本为2.4-4.0万元/台，制备汽车用60KW的燃料电池，需要高分子膜的面积为10m²。目前，全氟磺酸型膜的价格约为0.8万元/m²，这样仅膜的成本就超过8万元。因此，降低膜的成本才能加速燃料电池商品化得速度。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是克服全氟磺酸质子交换膜燃料电池成本高与有毒的缺陷，提供一种无氟质子交换膜燃料电池。

本实用新型一种无氟质子交换膜燃料电池的主要特点在于两块正负电极板之间夹有一层无氟质子交换膜，无氟质子交换膜由聚苯醚、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺(PI)、聚矾(PSF)、聚醚矾(PES)构成。

本实用新型的有益效果为：降低了燃料电池的生产成本，无毒，有利于环保，是质子交换膜发展的一大趋势。

附图说明：

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图是本实用新型的产品结构示意图。

具体实施方式：

如图所示在两块正负电极板1表面均涂上催化剂，电极板1主要由石墨配制而成，在两块电极板之间夹有一层无氟质子交换膜2，该无氟质子交换膜2由聚苯醚、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺(PI)、聚矾(PSF)、聚醚矾(PES)配制而成，燃料电池具有两个电极，分别为氧化剂和燃料的临时寄存场所，对氢氧燃料电池而言，氢气由燃料电池的阳极流道进入，氧气(或是空气)则由阴极流道进入燃料电池，经由气体扩散层对气流均匀化和再分布，平稳的到达膜催化剂所在电极。三相反应界面，阳极侧的氢气在铂碳电催化剂的作用下被吸附和离解成两个氢质子与两个电子，其中质子穿过导质子的质子交换膜到达阴极侧，电子则经由外电路形成电流后到达阴极。在阴极催化剂层三相反应界面具有电催化活性的反应位点上，氢质子、氧及电子三者发生反应形成水分子。