[发明专利]一种短时封闭式燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种短时封闭式的燃料电池结构。

背景技术

燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的能源转换装置，其不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、比能量比功率高、环境污染小噪声低以及可靠性适应性强等突出优点。近年来燃料电池技术备受各国以及各大企业的高度重视，被认为是21世纪最理想的清洁能源转化装置。

所谓的短时封闭式燃料电池是指燃料电池中的氢气流场板和空气流场板都只设置入口而不设置出口，即氢气流场板和空气流场板出口处均封闭，在电池内只一次性充入一定量的氢气，该氢气可维持燃料电池短时发电的一种燃料电池。由于该燃料电池只是一次性短时发电，发热量不大，因此不用设置冷却流道，也不用设置燃料以及氧化剂供应系统，极大的简化了燃料电池系统。

目前，燃料电池的燃料以及氧化剂流场大都采用传统的平行流道、蛇形流道、交指型流道等，但采用这几种流道的燃料电池在外力的冲击下膜电极（MEA）极容易受到损坏，而圆点状流道正好弥补了这个缺点，由于圆点状流道流场有区别于传统流道的流场，因此有必要建立新的流场板以及燃料电池结构。

发明内容

本发明的目的在于针对燃料电池在瞬时外力冲击下其膜电极（MEA）易损坏的缺点，提供一种圆点状流道的短时封闭式燃料电池。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种短时封闭式燃料电池，包括：膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板及两个端板；膜电极、氢气流场板、空气流场板、集流板、绝缘板以及一个端板均为圆环状，另一端板为圆饼状；氢气流场板和空气流场板分别设置于膜电极两侧，两个集流板分别设置在最外端的氢气流场板和空气流场板外侧，两个绝缘板分别设置于两个集流板外侧，圆饼状端板和圆环状端板分别设置于两个绝缘板外侧，整个燃料电池结构为圆柱状；圆环状氢气流场板中空，内环侧壁均匀的分布有进气口，外环侧壁封闭，与膜电极接触的侧面均匀分布有圆孔流道；圆环状空气流场板中空，外环侧壁均匀的分布有进气口，内环侧壁封闭，与膜电极接触的侧面均匀分布有圆孔流道。

本发明的短时封闭式燃料电池中，所述的氢气流场板材料为金属抗氢脆，抗腐蚀材料。

    本发明的短时封闭式燃料电池中，所述的空气流场板材料为金属抗氧化，抗腐蚀材料。

本发明的短时封闭式燃料电池采用这种结构具有如下优点：

1.可以使燃料电池结构简化，短时封闭式燃料电池只需一次性充入一定量的氢气和空气，而不需要设置氢气和空气供应系统，也不需设置冷却系统，可大大简化了燃料电池系统，减少其占用空间。

2.提高燃料电池的抗冲击性，传统的燃料电池采用的平行流道、蛇形流道、交指型流道，在外力冲击时，其膜电极极容易受到损坏从而影响了燃料电池的性能，而采用圆点状流道的燃料电池在受外力冲击时，其膜电极所受到的剪切力要比传统流道的燃料电池小，因而可以提高燃料电池的抗冲击能力。

3.本发明中氢气流场板和空气流场板均为金属结构，与石墨流场板相比金属板延展性好，易加工，同时制作成本比较低，因此不仅可以降低制作成本，还能较容易的加工出厚度相对较薄的金属板。

下面通过附图和实施方式进一步详细说明本发明的短时封闭式燃料电池结构。

附图说明

图1  本发明的短时封闭式燃料电池电堆示意图

图2A 本发明的氢气流场板有圆孔侧面示意图

图2B 本发明的氢气流场板无圆孔侧面示意图

图3A 本发明的空气流场板有圆孔侧面示意图

图3B 本发明的空气流场板无圆孔侧面示意图

图4A 本发明的一个单节电池结构示意图

图4B 本发明的单节电池剖视图

图5A 本发明的燃料电池电堆的一个圆饼状端板结构示意图

图5B 本发明燃料电池电堆一个圆孔状端板结构示意图

    图中：1-膜电极（MEA），2-氢气流场板，21-氢气入口，22-氢气流场板圆孔流道，23-氢气流场板内腔体，3-空气流场板，31-空气入口，32-空气流场板圆孔流道，33-空气流场板内腔体，4-集流板，5-绝缘板，6-圆饼状端板，7-圆环状端板。

具体实施方式

以下结合附图进一步描述本发明短时封闭式燃料电池的结构。