具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池

1.本发明涉及一种微流体燃料电池的改进，具体为一种狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池。


背景技术：

2.微流体燃料电池是一种极具潜力的新型微型电源，在便携式电子设备中具有良好的应用前景。但由于层流导致的传质受限问题，微流体燃料电池的输出功率普遍较低。引入多孔电极可极大的提升微流体燃料电池的放电性能。目前所设计的多孔电极型微流体燃料电池中，普遍设置有反应液储液器，反应液储液器可以引导反应液均匀且正交的流过多孔电极结构，但同时也带来电池体积成本的大幅增加。传统的多孔电极型微流体燃料电池设计中，反应液储液器的投影面积可占到燃料电池总投影面积的三分之二。此外，反应液储液器的进液区通常设置在系统上游，但这种设计会导致反应液与下游多孔电极材料接触不充分，影响多孔电极材料的充分利用。


技术实现要素：

3.针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，可用以解决现有的微流体燃料电池由于反应液储液器的存在而体积成本大幅增加的问题，反应液进液区位置由储液器上游移至储液器中间，使反应液与下游区域的多孔电极材料能够更加充分的接触，提升了电池的性能。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，由上盖板与下底板热压封装，下底板上设置有电池凹槽，电池凹槽可划分为八个区域，包括阳极液进液区、阳极液储液狭缝、多孔阳极区、中间流道、多孔阴极区、阴极液储液狭缝、阴极液进液区和反应液出口区，其中阳极液进液区和阴极液进液区分别位于电池凹槽的两侧，阳极液进液区位于阳极液储液狭缝的中间位置且相互连通，阴极液进液区位于阴极液储液狭缝的中间位置且相互连通，反应液出口区与中间流道连通，多孔阳极嵌入在电池凹槽的多孔阳极区中，多孔阴极嵌入在电池凹槽的多孔阴极区中。
5.作为优选，各储液狭缝的长度与多孔电极长度均保持一致，宽度为0.2-0.4mm。
6.作为优选，各进液区宽度为1mm-3mm，长度为2mm-4mm。
7.作为优选，上盖板厚度为0.2-0.4mm，下底板厚度为0.5-1mm，电池凹槽高度为0.3-0.5mm。
8.作为优选，多孔阳极与多孔阴极的长度为12mm-15mm，宽度为0.5mm-1.5mm，高度略高于电池凹槽且平行放置，间隔为0.8mm-1.2mm。
9.综上所述，本发明主要具有以下有益效果：本发明的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池将占据传统多孔电极型微流体燃料电池投影面积一半以上的反应液储液器缩减为储液狭缝，在不牺牲电池性能的同时极大的降低了电池的体积成
本；将进液区位置由远离反应液出口的储液区上游移至储液狭缝中间，使反应液与下游区域的多孔电极材料能够更加充分的接触，提升了电池的性能。
附图说明
10.图1为本发明的组装机理图；
11.图2为本发明的的电池凹槽区域划分示意图；
12.图3为流速为10μl/min，反应物浓度为2m时，进液区位置由储液区上游xinlet＝1mm移向储液区下游xinlet＝11mm的过程中，电池输出电流密度的变化情况示意图；
13.图4为流速为10μl/min，反应物浓度为2m时，本发明的一种具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池(储液狭缝宽度为0.2mm，进液区位置位于储液区中间xinlet＝6mm)与传统的多孔电极型微流体燃料电池(储液器宽度为3mm，进液区位置位于储液区上游xinlet＝1mm)的性能对比图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.一种具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其主体由上盖板1与下底板2热压封装而成，下底板上设置有电池凹槽3，电池凹槽可划分为8个区域，包括阳极液进液区3-1，阳极液储液狭缝3-2，多孔阳极区3-3，中间流道3-4，多孔阴极区3-5，阴极液储液狭缝3-6，阴极液进液区3-7和反应液出口区3-8，其中阳极液进液区3-1和阴极液进液区3-7分别位于阳极液储液狭缝3-2和阴极液储液狭缝3-6中间的位置，多孔阳极4和多孔阴极5分别嵌入在电池凹槽3的多孔阳极区3-3和多孔阴极区3-5。
16.上盖板厚度为0.3mm，下底板厚度为0.6mm，电池凹槽高度为0.3mm，电极长度为12mm、宽度为1mm、间隔为1mm，进液区宽度为2mm，长度为2mm，反应液出口区宽度为1mm，长度为2mm，储液狭缝宽度为0.2mm，进液区位置位于储液区中间xinlet＝6mm。
17.多孔阳极和多孔阴极材料均为碳纸。
18.阳极液为二价钒的硫酸溶液，阴极液为五价钒的硫酸溶液。
19.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，由上盖板(1)与下底板(2)热压封装，下底板(2)上设置有电池凹槽(3)，电池凹槽(3)可划分为八个区域，包括阳极液进液区(3-1)、阳极液储液狭缝(3-2)、多孔阳极区(3-3)、中间流道(3-4)、多孔阴极区(3-5)、阴极液储液狭缝(3-6)、阴极液进液区(3-7)和反应液出口区(3-8)，其中阳极液进液区(3-1)和阴极液进液区(3-7)分别位于电池凹槽(3)的两侧，阳极液进液区(3-1)位于阳极液储液狭缝(3-2)的中间位置且相互连通，阴极液进液区(3-7)位于阴极液储液狭缝(3-6)的中间位置且相互连通，反应液出口区(3-8)与中间流道(3-4)连通，多孔阳极(4)嵌入在电池凹槽(3)的多孔阳极区(3-3)中，多孔阴极(5)嵌入在电池凹槽(3)的多孔阴极区(3-5)中。2.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，各储液狭缝的长度与多孔电极长度均保持一致，宽度为0.2-0.4mm。3.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，各进液区宽度为1mm-3mm，长度为2mm-4mm。4.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，上盖板(1)厚度为0.2-0.4mm，下底板(2)厚度为0.5-1mm，电池凹槽(3)高度为0.3-0.5mm。5.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，多孔阳极(4)与多孔阴极(5)的长度为12mm-15mm，宽度为0.5mm-1.5mm，高度略高于电池凹槽(3)且平行放置，间隔为0.8mm-1.2mm。6.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，反应液出口区(3-8)宽度与各多孔电极间隔保持一致，长度为2mm～4mm。7.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，所述多孔阳极(4)和多孔阴极(5)材料均为碳纸。8.如权利要求1所述的具有狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池，其特征在于，所述阳极液为二价钒的硫酸溶液，阴极液为五价钒的硫酸溶液。

技术总结
本发明涉及一种微流体燃料电池的改进，具体为一种狭缝型反应物输送系统的多孔电极型微流体燃料电池；由上盖板(1)与下底板(2)热压封装，下底板(2)上设置有电池凹槽(3)，电池凹槽(3)可划分为八个区域，包括阳极液进液区(3-1)、阳极液储液狭缝(3-2)、多孔阳极区(3-3)、中间流道(3-4)、多孔阴极区(3-5)、阴极液储液狭缝(3-6)、阴极液进液区(3-7)和反应液出口区(3-8)，将占据传统多孔电极型微流体燃料电池投影面积一半以上的反应液储液器缩减为储液狭缝，在不牺牲电池性能的同时极大的降低了电池的体积成本；将进液区位置由远离反应液出口的储液区上游移至储液狭缝中间，使反应液与下游区域的多孔电极材料能够更加充分的接触。游区域的多孔电极材料能够更加充分的接触。游区域的多孔电极材料能够更加充分的接触。


技术研发人员：徐强
受保护的技术使用者：常州工学院
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/7/29