作为一次、二次电池的替代品,徽型燃料电池系统有很多潜在的优势和应用需求,但是其实际应用也同样面临许多技术挑战和困难,特别是要获得高比功率更为重要。众所周知,流场板是然料电池中起集流导电、支持MEA和分散反应剂的极为重要的非活性部件。
传统然料电池极板材料一般采用的是金属、石墨或石墨/聚合物复合材料,存在质量重、体积大等问题,`不利于提高然料电池比功率。而陶瓷材料的高强度、低密度的特性很好的解决了上述问题。
本文应用激光加工技术在肉瓷板上加工精细流场,作为微型质子交换膜燃料电池的流场板,组装成电池,测试了其电化学性能。
质子交换膜燃料电池的原理性结构可以筒单理解为压力作用下的、带有流道的氮、载流场板将膜电极封压其间而构成的一个“三明治式”发电装!复气等流体可以在流道内自由琉导,而反应电子则通过膜电极与流场板接触面进行传抢。当玩通过流场疏导扩散进入到膜电极氮电极一侧时,在电催化剂的催化作用下分解成质子,同时释放出电子。质子通过质子交换膜传递到氧电极三相界面区,而电子在电场力作用下由外电路到达那里。质子、载气、电子在阴极催化剂的催化作用下生成水,从而完成整个电池过程。
陶瓷基采取传统的“双极式”电池结构,由阴、阳极流场板和膜电极构成。流场板是电池内最重要的非活性部件,具有集流、导电和支撑膜电极的功能,是反应活性物质进入到电池内部的通道。为了实现电池体积微小化,其阴极采用自呼吸“工作方式,即电池阴极直接幕皿在空气中,利用扩散作用直接从空气中获得氧气,供燃料电池发电使用。
因此,阴极流场板采用楼空式沟枪结构,其上的通孔是氧气和产物水蒸汽的自由进出阴极的通道;阳极流场板的采用“蛇形”流场结构。