一种储热式一体化泡沫金属电极专利检索-外壳冰箱家用器具专利检索查询-专利查询网

一种储热式一体化泡沫金属 电极

阅读：590发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种储热式一体化泡沫金属电极专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种储热式一体化泡沫金属电极，包括外壳、分隔层、第一泡沫金属层、第二泡沫金属层，第一泡沫金属层内填充有所述的相变材料，第二泡沫金属层内填充有催化剂；有效解决了燃料电池中的局部过热问题，将过热区域产生的热量通过相变材料储存；克服了相变材料导热系数小、充热时间长的问题，通过泡沫金属强化了传热过程；有效利用废热，储存在相变材料中的热量可为电池再启动的过程提供热量以降低响应时间。，下面是一种储热式一体化泡沫金属电极专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：包括外壳(1)、第一泡沫金属层(3)和第二泡沫金属层(4)；所述的外壳(1)为底部封闭顶部开放结构，外壳(1)中水平设置分隔层(2)将外壳内部空间分为上下两部分，所述第一泡沫金属层(3)位于壳体(1)内分隔层(2)下方，所述的第二泡沫金属层(4)位于壳体(1)内分隔层(2)上方，所述的第一泡沫金属层(3)的空腔内填充充有相变材料(5)，所述的第二泡沫金属层(4)的空腔内填充有催化剂(6)。
2.根据权利要求1所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述外壳(1)采用具有高导热系数的铜、铝或合金材料。
3.根据权利要求2所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述第一泡沫金属层(3)、第二泡沫金属层(4)采用具有高导热系数的铜、铝或合金材料。
4.根据权利要求3所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述第一泡沫金属层(3)、第二泡沫金属层(4)的孔隙率均为0.50～0.95，气孔孔径为0.5～1mm。
5.根据权利要求4所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述第一泡沫金属层(3)空腔内填充的相变材料(5)熔点在50～80℃。
6.根据权利要求5所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述相变材料(5)为石蜡。
7.根据权利要求1-6任一项所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述催化剂(6)为贵金属催化剂。
8.根据权利要求7所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述催化剂(6)是质量分数为20％～30％的碳载铂。
9.根据权利要求7所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述第一泡沫金属层(3)内填充的催化剂(6)负载量为1～2mg/m2。
10.根据权利要求7所述的储热式一体化泡沫金属电极，其特征在于：所述储热均温的一体式泡沫金属电极采用3D打印技术一体化加工成型。

说明书全文

一种储热式一体化泡沫金属 电极

技术领域

[0001] 本发明涉及电化学反应装置领域，尤其涉及一种储热式一体化泡沫金属电极。

背景技术

[0002] 电化学反应装置是一类将化学能转换为电能的装置，因其转换效率高、环境友好的特点受到广泛关注。电化学反应装置包括电化学供能装置和电化学储能装置，电化学供能装置的典型代表是燃料电池，电化学储能装置是液流电池。燃料电池是按电化学原理设计，把储存在燃料和氧化剂中的化学能不经过热机过程直接转化为电能的装置，其不受卡诺循环的限制；液流电池是一种可充放电的用于规模化储能调峰的电化学装置，含有电活性元素的电解质溶液流经阴阳极时将化学能与电能进行可逆转换，所述电解质溶液储存在电池外部。这两种电化学反应装置的使用可以大大降低污染，避免传统化石能源利用方式所带来的诸多环境问题。

[0003] 燃料电池与液流电池的基本原理类似，都采用的是电化学原理，电池内部经历的本质上都是氧化还原反应。此外，燃料电池和液流电池的结构也类似，都包括膜、催化层、扩散层、流场等结构。传统的所述电化学反应装置中，双极板和扩散层、催化层等结构是分置的，上述的这些结构间存在固-固相界面形成的界面电阻，会带来电化学反应装置性能的下降并增加了整体装置的体积。装置的小型化、集约化、紧凑化设计，可以将所述电化学反应装置的使用场景拓展到空间受限的区域。此外，提高反应物在活性面积上的均匀分配程度，可以提高所述电化学反应装置的热物理性质，降低热管理困难。

[0004] 受反应物浓度分布不均、催化剂浓度分布不均的影响，双极板上普遍存在温度分布不均的情况。电化学反应放出的能量，一部分转换为电能向外输出做功，一部分以热能的形式向空气中耗散。现有技术中，受双极板材料热容量低等固有属性的限制，无法有效利用这部分热量，因此导致能量利用效率降低。

[0005] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种储热式一体化泡沫金属电极。

发明内容

[0006] 为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种储热式一体化泡沫金属电极，解决电化学反应装置局部过热的问题，有效利用废热，降低电池再启动响应时间。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0008] 一种储热式一体化泡沫金属电极，包括外壳、第一泡沫金属层和第二泡沫金属层；所述的外壳为底部封闭顶部开放结构，外壳中水平设置分隔层将外壳内部空间分为上下两部分，所述第一泡沫金属层位于壳体内分隔层下方，所述的第二泡沫金属层位于壳体内分隔层上方，所述的第一泡沫金属层的空腔内填充充有相变材料，所述的第二泡沫金属层的空腔内填充有催化剂。

[0009] 进一步，所述外壳采用具有高导热系数的铜、铝或合金材料。

[0010] 进一步，所述第一泡沫金属层、第二泡沫金属层采用具有高导热系数的铜、铝或合金材料。

[0011] 进一步，所述第一泡沫金属层、第二泡沫金属层的孔隙率均为0.50～0.95，气孔孔径为0.5～1mm。

[0012] 进一步，所述第一泡沫金属层空腔内填充的相变材料熔点在50～80℃。

[0013] 进一步，所述相变材料为石蜡。

[0014] 进一步，所述催化剂为贵金属催化剂。

[0015] 进一步，所述催化剂是质量分数为20％～30％的碳载铂。

[0016] 进一步，所述第一泡沫金属层内填充的催化剂负载量为1～2mg/m2。

[0017] 进一步，所述储热均温的一体式泡沫金属电极采用3D打印技术一体化加工成型。

[0018] 本发明具有以下技术效果：

[0019] 1.本发明通过在第二泡沫金属层填充相变材料形成复合结构，该结构相变潜热大、导热系数高，吸收并储存过热区域的热量，将双极板温度控制在合理范围并均匀反应区温度，解决燃料电池中存在的温度分布不均、局部过热问题；将过热区域产生的热量通过相变材料储存；有效利用废热，储存在相变材料中的热量可为电池再启动的过程提供热量以降低电池的响应时间。

[0020] 2.本发明针对燃料电池电极结构多、界面电阻大的问题，将流场、扩散层、催化层的功能合而为一简化了燃料电池电极结构，有效解决了燃料电池中的局部过热问题，泡沫金属骨架强化了热量在相变材料内的传递过程，加速了相变材料整体达到均匀的速度，克服了相变材料导热系数小、充热时间长的问题，通过泡沫金属强化了传热过程。

[0021] 3.在第一泡沫金属层和第二泡沫金属层间设置分隔层，避免了燃料/氧化剂经由第一泡沫金属层向第二泡沫金属层渗漏，整体结构简单、紧凑。

[0022] 4.本发明采用3D打印的技术，降低了所述储热均温的一体式泡沫金属电极的制造工艺难度。附图说明

[0023] 图1是本发明的一个较佳实施例的电极结构示意图；

[0024] 图2是含有本发明的燃料电池示意图；

[0025] 图中：1、外壳；2、分隔层；3、第一泡沫金属层；4、第二泡沫金属层；5、相变材料；6、催化剂；7、膜。

具体实施方式

[0026] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

[0027] 在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

[0028] 如图1所示，本发明的储热式一体化泡沫金属电极，包括外壳1、分隔层2、第一泡沫金属层3、第二泡沫金属层4、相变材料5、催化剂6，外壳1是储热均温的一体式泡沫金属电极除去第一泡沫金属层3上表面以外的外层结构，外壳为底部封闭、顶部开放的结构，外壳1中水平设置分隔层2将外壳内部空间分成上下两部分，分隔层2被设置为第一泡沫金属层3和第二泡沫金属层4的隔断，第一泡沫金属层3位于分隔层2下方，第二泡沫金属层4位于分隔层2上方，第一泡沫金属层3内填充有相变材料5，第二泡沫金属层4内填充有催化剂6。

[0029] 在氢氧燃料电池中，采用3D打印技术一体化加工成型该电极，降低了加工的工艺难度。第一泡沫金属层3、第二泡沫金属层4、外壳1均采用具有高导热系数的铜、铝或合金材料，其中泡沫金属的孔隙率为0.50～0.95、孔径为0.5～1mm。第一泡沫金属层3的空腔内填充石蜡，所采用的石蜡具有相变潜热大、化学性质稳定、熔点在50～80℃的特点。第二泡沫金属层4内填充有催化剂6，催化剂6为质量分数为20％～30％的碳载铂，催化剂6负载量为12
～2mg/m。

[0030] 如图2所示，第二泡沫金属层4内填充有催化剂6碳载铂，同时泡沫金属的空腔作为燃料电池流场分配反应物，整个第二泡沫金属层4空腔内均发生电化学反应。

[0031] 燃料氢气在催化剂6的作用下发生氧化反应，释放电子并生成离子，在此过程中放出热量。受浓度扩散的影响，不同的反应区域由于反应物的浓度不同，反应产生的热量也不同，温度也不同。热量通过第二泡沫金属层4的泡沫金属骨架向第一泡沫金属层3中传导，传导到第二泡沫金属层4的热量继续向该层的相变材料5传导，相变材料5吸热并保持温度均匀恒定。泡沫金属骨架强化了热量在相变材料5内的传递过程，加速了相变材料5整体达到均匀的速度。

[0032] 燃料电池有合适的工作温度，如质子交换膜燃料电池的高效工作温度区间为70-90℃。当燃料电池经历工作-停止-再启动的过程时，相变材料内部储存的热量缓慢向第二泡沫金属层方向释放，使燃料电池能快速启动以降低电池的响应时间。

[0033] 最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种发声装置以及电子设备	2020-05-08	627
用于智能语音设备的防风处理方法、防风结构及具有该结构的智能语音设备	2020-05-08	789
电连接器及电子设备	2020-05-08	102
一种用于蓄电池的散热通风结构	2020-05-08	729
一种大容量电力储能装置	2020-05-08	714
一种智能家居用光控开关	2020-05-08	444
一种液冷多芯铜电缆	2020-05-11	626
频率可重构天线、控制方法及通讯装置	2020-05-08	570
一种AR互动教学投影装置	2020-05-11	634
具有铰接盖上的闩锁和端子位置保证突出部的电连接器	2020-05-08	570

一种储热式一体化泡沫金属电极

一种储热式一体化泡沫金属电极

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：