一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置制造方法及图纸

一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，包括膜电极和电渗泵，其特征在于所述基于电渗泵的燃料电池内部水管理的装置还包括多孔膜片，所述多孔膜片夹放在膜电极（ＭＥＡ）和阴极侧的极板之间，膜片的一边伸出阴极侧的极板外，多孔膜片伸出阴极侧的极板外的部分与电渗泵多孔介质滤波器相连通，多孔膜片上的孔开在阴极侧极板与膜电极（ＭＥＡ）不接触的位置，多孔膜片与膜电极接靠的部分镂空。本发明专利技术具有如下优点：能有效的对燃料电池内部水进行管理，尤其在燃料电池高载运行时，可提高燃料电池工作的极限电流；辅助功耗小，约占燃料电池的总输出的０．８５－２％；可提高燃料电池的寿命及可靠性，该装置简单，安全可靠，且无噪音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池内部水管理。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它直接将贮存在燃料与 氧化剂中的化学能转化为电能。其内部核心部件是膜电极(MembraneElectrode Assembly, 简称MEA)。质子交换膜燃料电池膜内的水状态与工作性能密切相关。水的流进和流出管理 不当，将出现水淹和干化现象。现有技术中，燃料电池内部水管理的方法为控制燃料进气湿 度，控制阴极侧空气流速，阳极侧脉冲排放，阳极侧引入回流等方法。现有技术的方法都是 控制进入燃料电池的反应气体湿度、流速和流量来进行电池内部水管理的，属于间接管理， 易出现水淹和干化现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种燃料电池内部水管理的装置，直接进行膜电极内的水管 理，防止燃料电池内部出现水淹和干化的现象。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种基于电渗泵的燃料电池内部水 管理装置，包括膜电极和电渗泵，其特征在于所述基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置 还包括多孔膜片，所述多孔膜片夹放在膜电极(MEA)和阴极侧极板之间，膜片的一边伸出 阴极侧的极板外，多孔膜片伸出阴极侧极板外的部分与电渗泵多孔介质滤波器相连通，多 孔膜片上的孔开在阴极侧极板与膜电极(MEA)不接触的位置，多孔膜片与膜电极接靠的部 分镂空；所述电渗泵由多孔亲水介质滤波器、两侧夹板外壳、双电层、正电极、负电极和可调 直流稳压电源组成，多孔亲水介质滤波器的下表面的前部与多孔膜片伸出阴极侧极板外的 部分接靠，多孔亲水介质滤波器的下表面的后部与形成双电层的部件上端面接靠，多孔亲 水介质滤波器的上表面与正电极的表面接靠，负电极的表面与形成双电层的部件下端面接 靠，正、负电极与可调直流稳压电源电连接，两侧夹板外壳上开有排水孔，多孔亲水介质滤 波器、多孔双电层、电极置于两侧夹板外壳内。本专利技术所述一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，其特征在于所述多孔膜 片由亲水的热、电的良导体材料制成。亲水的热、电的良导体材料是亲水碳纸、导电无纺布、 亲水有机导电膜(如聚苯胺复合膜)中的任意一种。本专利技术所述一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，其特征在于所述多孔膜 片上孔的孔径为0. Iym-Imm级的孔隙，这类孔隙对水具有强烈的毛细作用。多孔膜片的 厚度为 10μ -300μπ ο本专利技术所述一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，其特征在于所述电渗泵 的双电层为多孔双电层。本专利技术所述一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，其特征在于所述电渗泵 的双电层为多孔玻璃双电层。3本专利技术所述一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，其特征在于所述多孔亲 水介质滤波器是用半导体工艺中常用方法制作的具有足够机械强度和介电常数的多孔绝缘膜。本专利技术所述一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，其特征在于所述电渗泵 的正、负电极是网状电极。本专利技术的原理是燃料电池内部液态水因多孔膜片的毛细作用聚集在多孔膜片 上，多孔膜片与电渗泵的多孔亲水介质滤波器连通，多孔玻璃吸附阴离子，形成双电层，水 携带阳离子，在电压的作用下，携带阳离子的水向电源负极移动，通过多孔玻璃双电层及电 极排出燃料电池。燃料电池系统内部生成的水随着电流密度增大而增大。对燃料电池内部的水管 理，必须随燃料电池电流密度的变化进行调整，电渗泵的可调直流稳压电源具有电压可调 的功能，通过调节电渗泵电源电压，就可对燃料电池内部进行有效的水管理。本专利技术具有如下优点1、能有效的对燃料电池内部水进行管理，尤其在燃料电池高载运行时，可提高燃 料电池工作的极限电流；2、辅助功耗小，约占燃料电池的总输出的0. 85-2% ；3、该系统简单，安全可靠，且无噪音。附图说明本专利技术共有附图三幅，其中图1是基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置的结构示意图；图2是图1的A-A向剖面图；图3是图1的B-B向剖面图；图4是伏安特性对比实验曲线图。附图中，1、膜电极(MEA)，2、阴极侧极板，3、多孔膜片，4、水，5、多孔亲水介质滤波 器，6、外壳，7、正电极，8、双电层，9、直流电源，10、负电极。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。多孔膜片3是厚度0. 15mm的亲水碳纸，多孔膜片3夹放在膜电极(MEA) 1和阴极 侧极板2之间，多孔膜片3的一边伸出阴极侧极板2外，多孔膜片3伸出阴极侧极板2外 的部分与电渗泵多孔介质滤波器5相连通，多孔膜片3上的孔开在阴极侧极板2与膜电极 (MEA) 1不接触的位置，多孔膜片3与膜电极1接靠的部分镂空。电渗泵由多孔亲水介质滤波器5、两侧夹板外壳6、双电层8、电极7、10和可调直流 稳压电源9组成，双电层8为多孔玻璃双电层，多孔亲水介质滤波器5是用半导体工艺中常 用方法制作的具有足够机械强度和介电常数的多孔绝缘膜，多孔亲水介质滤波器5的下表 面的前部与多孔膜片3伸出阴极侧极板2外的部分接靠，多孔亲水介质滤波器5的下表面 的后部与多孔玻璃双电层8 —侧接靠，多孔亲水介质滤波器5的上表面与正电极7的表面 接靠，负电极10的表面与多孔玻璃双电层8另一侧接靠，正、负电极是铜丝网电极，正、负电4极与可调直流稳压电源9电连接，两侧夹板外壳6上开有排水孔，多孔亲水介质滤波器5、多 孔双电层8、电极7、10置于两侧夹板外壳6内。外壳采用亚克里玻璃制作。将不加电渗泵与加电渗泵的燃料电池电堆进行伏安特性对比试验。试验结果表 明，加电渗泵的燃料电池电堆的伏安特性曲线优于不加电渗泵的燃料电池电堆进行伏安特 性曲线，曲线如附图4。附图4中带星点的曲线是加电渗泵的燃料电池电堆的伏安特性曲 线，带方点的曲线是不加电渗泵的燃料电池电堆的伏安特性曲线。作为实施例，多孔膜片还可以是导电无纺布或聚苯胺复合膜；多孔双电层还可以 是吸附阳离子的多孔材料构成的多孔双电层；正负电极还可以是其他金属制作的网状电 极。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，包括膜电极和电渗泵，其特征在于所述基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置还包括多孔膜片（３），所述多孔膜片（３）夹放在膜电极（ＭＥＡ）（１）和阴极侧极板（２）之间，多孔膜片（３）的一边伸出阴极侧极板（２）外，多孔膜片（３）伸出阴极侧极板（２）外的部分与电渗泵多孔介质滤波器（５）相连通，多孔膜片（３）上的孔开在阴极侧极板（２）与膜电极（ＭＥＡ）（１）不接触的位置，多孔膜片（３）与膜电极（１）接靠的部分镂空；所述电渗泵由多孔亲水介质滤波器（５）、两侧夹板外壳（６）、双电层（８）、正电极（７）、负电极（１０）和可调直流稳压电源（９）组成，多孔亲水介质滤波器（５）的下表面的前部与多孔膜片（３）伸出阴极侧极板（２）外的部分接靠，多孔亲水介质滤波器（５）的下表面的后部与形成双电层的部件上端面接靠，多孔亲水介质滤波器（５）的上表面与正电极（７）的表面接靠，负电极（１０）的表面与形成双电层的部件下端面接靠，正、负电极与可调直流稳压电源（９）电连接，两侧夹板外壳（６）上开有排水孔，多孔亲水介质滤波器（５）、双电层（８）、电极（７、１０）置于两侧夹板外壳（６）内。

【技术特征摘要】
一种基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置，包括膜电极和电渗泵，其特征在于所述基于电渗泵的燃料电池内部水管理装置还包括多孔膜片(3)，所述多孔膜片(3)夹放在膜电极(MEA)(1)和阴极侧极板(2)之间，多孔膜片(3)的一边伸出阴极侧极板(2)外，多孔膜片(3)伸出阴极侧极板(2)外的部分与电渗泵多孔介质滤波器(5)相连通，多孔膜片(3)上的孔开在阴极侧极板(2)与膜电极(MEA)(1)不接触的位置，多孔膜片(3)与膜电极(1)接靠的部分镂空；所述电渗泵由多孔亲水介质滤波器(5)、两侧夹板外壳(6)、双电层(8)、正电极(7)、负电极(10)和可调直流稳压电源(9)组成，多孔亲水介质滤波器(5)的下表面的前部与多孔膜片(3)伸出阴极侧极板(2)外的部分接靠，多孔亲水介质滤波器(5)的下表面的后部与形成双电层的部件上端面接靠，多孔亲水介质滤波器(5)的上表面与正电极(7)的表面接靠，负电极(10)的表面与形成双电层的部件下端面接靠，正、负电极与可调直流稳压电源(9)电连接，两侧夹板外壳(6)上开有排水孔，多孔亲水介质滤波器(5)、双电层(8)、电极(7、10)置于两侧夹板外壳(6)内。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仁芳，侯中军，秦连庆，江洪春，程月洲，徐丽双，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]