[发明专利]具有微通道的微型直接甲醇燃料电池及微通道的处理方法

说明书

本发明提供一种具有微通道的微型直接甲醇燃料电池及微通道的处理方法，其中的电池包括阴极端板、阴极集流板、质子交换膜、阳极集流板、阳极端板和燃料室，阴极端板与阴极集流板连接，阳极端板与所述阳极集流板连接，阳极集流板与阳极集流板电联形成回路；燃料室具有储液腔，质子交换膜夹在阴极集流板与阳极集流板之间且对应于储液腔的位置；在阳极端板上对应于储液腔的位置开设有通槽，在阳极端板面向阳极集流板的一侧开设有至少一条从通槽连通至阳极端板边缘的用于排除二氧化碳气体的超疏水微通道。利用本发明能够使二氧化碳气体直接从阳极端板的侧面排出，减少甚至完全阻止二氧化碳气体进入阳极端板的流场，从而提高电池中的阳极甲醇传质能力。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更为具体地，涉及一种具有微通道的微型直接甲醇燃料电池及微通道的处理方法。

背景技术

微型直接甲醇燃料电池（μDirect Methanol Fuel Cell，µ燃料电池）以甲醇作为燃料，以氧气作为氧化剂，通过质子交换膜直接将化学能转化为电能。甲醇燃料电池具有很高的能量转化效率，燃料利用率相比于基于火力发电的二次电池来说要高出50%-100%，洁净更节能，且甲醇燃料的能量密度是一般二次电池的10-20倍，更有作为理想的便携式电源的潜力。

微型直接甲醇燃料电池可以分为主动式和被动式。主动式是指利用外加动力对燃料或氧化剂施加一定动力进行阳极和阴极的燃料供给；被动式指的是不需要外加动力，储液腔液体不流动，阴极暴露在空气中，通过自呼吸的方式来进行氧化剂的供给。两者相比，主动式性能更高，但由于外部燃料供应体系的存在，致使系统体积偏大；被动式的系统一体化程度高，更适用于制作便携式电源，但性能偏低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有微通道的微型直接甲醇燃料电池，以解决传统的主动式微型直接甲醇燃料电池体积大、被动式微型直接甲醇燃料电池性能偏低的问题。

本发明提供的具有微通道的微型直接甲醇燃料电池，包括阴极端板、阴极集流板、质子交换膜、阳极集流板、阳极端板和燃料室，阴极端板与阴极集流板连接，阳极端板与所述阳极集流板连接，阳极集流板与阳极集流板电联形成回路；燃料室具有储液腔，质子交换膜夹在阴极集流板与阳极集流板之间且对应于储液腔的位置；在阳极端板上对应于储液腔的位置开设有通槽，在阳极端板面向阳极集流板的一侧开设有至少一条从通槽连通至阳极端板边缘的用于排除二氧化碳气体的超疏水微通道。

另外，优选的结构是，在质子交换膜与阴极集流板之间夹有具有开口的胶垫。

此外，优选的结构是，在阴极端板、阳极端板、胶垫和燃料室上分别开设有供螺栓旋入的螺纹孔，阴极端板、阳极端板、胶垫和燃料室通过螺栓紧密结合在一起。

另外，优选的结构是，超疏水微通道的数量为八条，两条为一组共四组，分别沿通槽的四个方向开设。

再者，优选的结构是，超疏水微通道的宽度和宽度均为0.05-0.2mm。

微型直接甲醇燃料电池中超疏水微通道的处理方法，包括如下步骤：

步骤S1：将清洗干净的阳极端板浸入重量比为HCl:HF:H2O=28:2:70的腐蚀液10-45分钟以获得表面具有微纳米级阶梯状微观尺寸的阳极端板；

步骤S2：将阳极端板浸入超纯水中煮沸10-30分钟后烘干待用；

步骤S3：量取聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物0.5-1.5g和氟硅烷0.25-0.75ml，分散于50-100ml的二甲基甲酰胺溶液中，随后超声波震荡该溶液15-45分钟；

步骤S4：将烘干后待用的阳极端板浸入该溶液中10-20分钟，然后在30-40℃下持续烘干1-2小时。