[发明专利]一种通过双极板保持质子交换膜燃料电池中水的平衡方法

摘要

本发明涉及一种保持质子交换膜燃料电池中水的平衡方法。一种通过双极板保持质子交换膜燃料电池中水的平衡方法，其特征在于：采用双极板的两面分别通氢气、氧气，中间通冷却水，该双极板内含有凝胶毛细孔，并且具有亲水性；在质子交换膜燃料电池运行时，借助冷却水流道中的冷却水，通过调整反应气体和冷却水的压力，可以同时完成质子交换膜燃料电池的增湿和产物水的排出。本发明方法对氢气和氧气增湿效果好，增湿量可以根据质子交换膜燃料电池的输出功率进行调整，产物水的排出也比较彻底；操作方法简单，组装的电堆系统简单，低温启动快，输出功率高，运行稳定，耐久性优良，利于在汽车上作为动力源推广使用。

主权项

1.一种通过双极板保持质子交换膜燃料电池中水的平衡方法，其特征在于：质子交换膜燃料电池电堆包括2-40个单电池，每个单电池包含三合一电极、扩散层、双极板，三合一电极由氢电极催化剂、质子交换膜和氧电极催化剂组成，扩散层由氢气扩散层和氧气扩散层组成，双极板由氢板和水氧板组合而成；每个单电池的氢电极催化剂与氢气扩散层相邻，氧电极催化剂与氧气扩散层相邻，双极板与氢气扩散层以及相邻单电池的氧气扩散层保持机械接触和电接触；双极板的两面分别通氢气、氧气，中间通冷却水，双极板内含有凝胶毛细孔并且具有亲水性；当质子交换膜燃料电池在较低功率下工作时，调整双极板的冷却水流道中水的压力，使它大于反应气体的压力，于是冷却水流道中的水通过双极板的凝胶毛细孔进入反应气体流场，分别给氢气和氧气增湿；当质子交换膜燃料电池在较高功率下工作时，氧电极催化剂会产生大量产物水，利用双极板的亲水性，使产物水从氧电极催化剂上顺利的通过氧气扩散层进入氧气流道，并在双极板内均匀分布，避免水淹电极和减小了氧气进入氧电极催化剂的阻力，由于有一部分产物水吸附在氧气流道表面，可以给氧气增湿，此时提高氧气的压力，气态水随氧气气流排出，液态水通过调整氧气与冷却水流道中水的压力排入冷却水流道中；当输出功率稳定时，增湿水的供给与产物水的排出达到平衡。