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D25 基于PCB技术的微型PEMFC性能研究 李巨峰+，王涛，张熙贵，夏保佳 (中国科学院上海微系统与信息技术研究所能源室200050) 随着便携式电子信息产品功能增多，对电池提出了更高的要求。燃料电池具有能量 密度高，清洁无污染等优点，特别适合用作未来移动电源，如移动电话，笔记本电脑及 PDA【113等。为了满足这些电子产品的要求，j燃料电池如何微型化，已成为目前研究的难 点之一。觇已成熟的印刷电路(printed—circuit 的流场板加工和设计提供了良好的技术平台。PCB技术具有以下特点：(1)灵活的设计 性：(2)低密度，高强度的复合材料的使用：(3)采用导体和绝缘体的多层化结构：(4)加 工精度高：(5)可靠性强，适合于大批量生产，价格便宜。因此采用PCB技术，可望获得 高功率密度的微型燃料电泡，而且易于与其它器件系统集成，易于封装等等。十，／ 本文采用PCB技术加工微型燮型垒些的亟塑量与制备的MEA组装成单体电池，并对 其电化学性能和稳定性进行了研究■流场板材料采用玻璃纤维和环氧化合物的复合材料 总面积为9cm2。阳极流场采用蛇行流场结构，流场中脊梁的宽度为lmm，深度为lmm。 将其与流场板组装成单体燃料电池。用美国Arbin公司的燃料电池测试系统对其性能进 行测试。 图l为所制备的微型燃料电池的放电曲线。从中可以看出，在室温常压、空气以自 扩散的方式供氧的条件下，所制备的单体电池的开路电压在0．95V左右，其功率特性较好 最大输出功率密度达到O．14W／cm2左右。 ． 图2为该单体电池的持续工作特性曲线。该电池在室温(25C。)、常压、无水热管理 的条件下，连续进行了184小时的放电性能考察，放电电流密度为O．1A／cm2。可见在这 个过程中，电池的性能并没有明显的下降，电压仅有轻微的波动，这可能是由于阴极周边 环境的细微变化，如空气扰动等因素所致。这说明该电池即使没有水热管理系统，也没 有导致水淹。这可能是因为该电池为H2协ir体系＼室温常压条件，其工作电流密度比大型 的H2＼02体系、相对高的温度与操作压力条件对应的电流密度要小数倍以上，因此单位时 间内生成的水量较少，水在PEMFC内迁移，电渗作用和扩散作用分别使水向相反的方 向运动，当两者的速率相等时，膜中的水处于平衡状态，即可达到自调节的水平衡p1。 ；7r 掣霎菩it重 图l基于PCB技术的微型燃料电池放电性能曲线 一 。 图2基于PCB技术的微型燃料电池的持续工作特性考察 参考文献 Cell Handbook，NostrandReinhold(van)，NewYjrk，1989 [1]A．J．Appleby,R．B．Foulkes，．Fuel 【2】黄倬，屠海令，张冀强，詹锋．质子交换膜燃料电池的研究开发与应用，35，146 ofall directmethanolfuel Mr-breathing cell，J．Powe 【3]c．Y．Chen*,EYang．Performance ‘ Sources 123(2003)37-42 ofthe