燃料电池催化剂和燃料电池堆制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的燃料电池装置。所述燃料电池装置包括至少一个燃料电池，所述燃料电池包括两个双极板(200a,200b)，一个双极板提供阳极侧，并且另一个双极板提供阴极侧，所述燃料电池被构造成具有燃料入口和燃料出口，以及设置在所述双极板的所述燃料入口(201)和所述燃料出口(203)之间的膜电极组件(422)。所述至少一个燃料电池由壳体保持，所述壳体包括第一外板和第二外板，所述第一外板和所述第二外板各自位于所述至少一个燃料电池的相对面上。所述壳体还包括冷却元件支撑件，所述冷却元件支撑件适于支撑一个或多个风扇，所述风扇适于向所述至少一个燃料电池提供空气流。气流。气流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池催化剂和燃料电池堆


[0001]本公开涉及燃料电池，特别是质子交换膜燃料电池。更具体地，本专利技术涉及燃料电池组件以及用于燃料电池的催化剂的改进。

技术介绍

[0002]可持续能源生产是未来向清洁能源过渡的关键挑战。为了在运输应用中取代化石燃料，关键的是过渡到使用高密度可再生燃料，诸如氢气。虽然氢气可在内燃机中用作石油衍生燃料的直接替代品，但燃料电池能够以更高的效率从氢气产生能量。为了在运输应用中获得认可，关键是生产简单、安全和高效的燃料电池。
[0003]应当理解的是，如果本文引用了任何现有技术，则此类引用不构成承认该现有技术在澳大利亚或任何其他国家形成本领域公知常识的一部分。

技术实现思路

[0004]在第一方面，本专利技术提供燃料电池装置，所述燃料电池装置包括：至少一个燃料电池，所述燃料电池包括两个双极板，一个双极板提供阳极侧，并且另一个双极板提供阴极侧，所述燃料电池被构造成具有燃料入口和燃料出口，以及设置在所述双极板的所述燃料入口和所述燃料出口之间的膜电极组件。所述至少一个燃料电池由壳体保持，所述壳体包括第一外板和第二外板，所述第一外板和所述第二外板各自位于所述至少一个燃料电池的相对面上。所述壳体还包括冷却元件支撑件，所述冷却元件支撑件适于支撑一个或多个风扇，所述风扇适于为所述至少一个燃料电池提供冷却空气流。
[0005]所述组件可具有由多个燃料电池构成的堆。
[0006]通过沿着所述第一外板的第一边缘部分和所述第二外板的第一边缘部分附接到所述第一外板和所述第二外板中的每一者，所述冷却元件支撑件适于相对于所述第一外板和所述第二外板以横向取向设置。
[0007]所述冷却元件支撑件或所述第一外板和所述第二外板的所述第一边缘部分或两者可设有细长的附接孔。
[0008]所述壳体还可包括引导部分，一个引导部分位于所述冷却元件支撑件的任一侧，所述引导部分在其间限定用于放置所述燃料电池的位置。
[0009]通过沿着所述外板的第二边缘部分和第三边缘部分附接，所述引导部分可适于横向于所述外板定向，所述第二边缘部分和所述第三边缘部分各自与所述第一边缘部分相邻。
[0010]所述引导部分或所述外板在其所述第二边缘部分和所述第三边缘部分处可设有细长的附接孔。
[0011]所述双极板中的至少一个或多个双极板可包括被布置成接收空气流的多个空气通道，所述空气通道通常与所述空气流轴向对准，每个空气通道具有至少部分由宽度限定的横截面。
[0012]所述空气通道可设置在所述板的阴极侧上。
[0013]相邻的空气通道可由平台隔开，所述平台的宽度是所述空气通道的宽度的一至两倍。
[0014]每个空气通道的横截面的宽深比可在1:1和1:2.5之间。
[0015]所述双极板中的至少一个或多个双极板可包括限定燃料流场的凹部，所述燃料流场限定在入口和出口之间。
[0016]所述燃料流场可位于所述板的阳极侧上。
[0017]所述燃料流场可包括多个流动通道，所述流动通道在横向于来自所述一个或多个风扇的所述空气流方向的方向上延伸。
[0018]所述流动通道的相邻流动通道可由平台隔开，所述平台的宽度是如在所述流动通道上横向测量的所述流动通道的宽度的一至两倍。
[0019]所述流动通道可彼此不同，即，它们彼此不连接。
[0020]另选地，所述流动通道中的至少一些流动通道可以是包括一个或多个转弯或拐弯的连续通道的部分。
[0021]所述或每个燃料电池可包括位于所述双极板之间的垫圈组件。所述垫圈组件可包括适于附接到所述阳极侧的阳极垫圈，和附接到所述阴极侧的阴极垫圈。
[0022]所述垫圈组件还可包括在所述阳极垫圈和所述阳极侧之间的加强层，以避免所述阳极垫圈在所述燃料流场上方弯曲。
[0023]所述一个或多个对准垫圈可设置在所述阳极垫圈和所述阴极垫圈之间。
[0024]所述垫圈组件可包括一个或多个对准垫圈，所述对准垫圈各自具有两个侧面，每个侧面具有粘合剂或粘结材料。
[0025]每个双极板可包括邻近所述燃料入口布置的附接开口和邻近所述燃料出口布置的附接开口。
[0026]所述膜电极组件可包含基于非贵金属的催化剂材料。所述催化剂材料可通过喷涂或浆料涂覆沉积到基质上。
[0027]所述催化剂可以是具有双活性中心的聚苯胺(PANI)衍生的催化剂。
[0028]所述催化剂包括铈。可包括作为自由基清除剂或作为成孔剂或两者的铈。
[0029]所述催化剂可以是PANI
‑
Fe
x
Ce
‑
N
‑
C。
[0030]所述催化剂可在大约700摄氏度与100摄氏度之间的温度下热解。
[0031]所述催化剂可在900摄氏度下热解。
附图说明
[0032]现在将参考附图仅通过示例的方式描述实施方案，在附图中：
[0033]图1是根据本专利技术的实施方案的改进的燃料电池组件的分解透视图；
[0034]图2是电池堆中设置的多个石墨板的局部透视图，其中空气通道可见；
[0035]图3是石墨板的局部透视图，描绘了流场；
[0036]图4是燃料电池组件的分解透视图；
[0037]图5(a)是PANI
‑
Fe
‑
N
‑
C
‑
900的透射电子显微镜(TEM)图像；
[0038]图5(b)是PANI
‑
FeCe
‑
N
‑
C
‑
900的TEM图像；
[0039]图5(c)是PANI
‑
Fe
‑
N
‑
C
‑
900的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF
‑
TEM)图像；
[0040]图5(d)是PANI
‑
FeCe
‑
N
‑
C
‑
900的HAADF
‑
TEM图像；
[0041]图6(a)示出在10mV/s的扫描速率和900rpm的转速下，在O2饱和的0.5M H2SO4溶液中的氧还原反应(ORR)极化曲线；
[0042]图6(b)示出在不含PGM的催化剂上施加的Pt/C的塔费尔图；
[0043]图6(c)示出在0.7V下的比活性和E
1/2
。
[0044]图6(d)示出各种催化剂的H2O2产率和电子转移数；
[0045]图6(e)示出通过计时电流法在0.5V下持续9000秒的催化剂稳定性评估的结果；
[0046]图6(f)示出在测试条件下通过计时电流法在0.5V下以及在300s时添加1M甲醇的甲醇耐受性评估的结果：O2饱和的0.5M H2SO4，900rpm，10mV/秒的扫描速率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池装置，所述燃料电池装置包括：至少一个燃料电池，所述燃料电池包括两个双极板，一个双极板提供阳极侧，并且另一个双极板提供阴极侧，所述燃料电池被构造成具有燃料入口和燃料出口，以及设置在所述双极板的所述燃料入口和所述燃料出口之间的膜电极组件；所述至少一个燃料电池由壳体保持，所述壳体包括第一外板和第二外板，所述第一外板和所述第二外板各自位于所述至少一个燃料电池的相对面上；所述壳体还包括冷却元件支撑件，所述冷却元件支撑件适于支撑一个或多个风扇，所述风扇适于向所述至少一个燃料电池提供空气流。2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，所述燃料电池装置包括由多个燃料电池构成的堆。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池装置，其中通过沿着所述第一外板的第一边缘部分和所述第二外板的第一边缘部分附接到所述第一外板和所述第二外板中的每一者，所述冷却元件支撑件适于相对于所述第一外板和所述第二外板以横向取向设置。4.根据权利要求3所述的燃料电池装置，其中所述冷却元件支撑件或所述第一外板和所述第二外板的所述第一边缘部分或两者设有细长的附接孔。5.根据权利要求3或权利要求4所述的燃料电池装置，其中所述壳体还包括引导部分，一个引导部分位于所述冷却元件支撑件部分的任一侧上，所述引导部分在其间限定用于放置所述燃料电池的位置。6.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中通过沿着所述外板的第二边缘部分和第三边缘部分附接，所述引导部分适于横向于所述外板定向，所述第二边缘部分和所述第三边缘部分各自与所述第一边缘部分相邻。7.根据权利要求6所述的燃料电池装置，其中所述引导部分或所述外板在其所述第二边缘部分和所述第三边缘部分处设有细长的附接孔。8.根据任一项前述权利要求所述的燃料电池装置，其中所述双极板中的至少一个或多个双极板包括被布置成接收空气流的多个空气通道，所述空气通道通常与所述空气流轴向对准，每个空气通道具有至少部分由宽度限定的横截面。9.根据权利要求8所述的燃料电池装置，其中所述空气通道设置在每个板的阴极侧上。10.根据权利要求8或权利要求9所述的燃料电池装置，其中相邻的空气通道由平台隔开，所述平台的宽度是所述空气通道的宽度的一至两倍。11.根据权利要求10所述的燃料电池装置，其中每个空气通道的横截面的宽深比在1:1和1:2.5之间。12.根据任一项前述权利要求所述的燃料电池装置，其中至少一个或多个所述双极板包括限定燃料流场的凹部，所述燃料流场限定在所述入口和所述出口之间。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵川，曾亚超，Q，
申请(专利权)人：凯豪达氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：