[發(fā)明專利]制氫燃料電池盒

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980143913.6
• 申請(qǐng)日: 2009-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN102203998A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾倫·婁森茲威格;安德魯·J·庫(kù)瑞羅;保羅·史葩爾;邁克爾·R·居里婁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法商BIC公司
• 主分類號(hào): H01M8/00
• 分類號(hào): H01M8/00
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 張春媛;閻娬斌

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求下述申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)：于2008年11月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/110,780和于2008年12月23日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/140,313。通過(guò)引用將上述申請(qǐng)的全文并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及燃料電池的燃料供應(yīng)。具體地，本發(fā)明涉及配置為產(chǎn)生所需燃料氣體的燃料電池的燃料盒。

背景技術(shù)

燃料電池是直接將反應(yīng)物(即燃料和氧化劑)的化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為直流(DC)電力的設(shè)備。隨著應(yīng)用的增加，燃料電池比傳統(tǒng)發(fā)電裝置(例如燃燒礦物燃料)和便攜式儲(chǔ)能裝置(如鋰離子電池)更高效。

一般而言，燃料電池技術(shù)包括各種不同的燃料電池，例如堿性燃料電池、高分子電解質(zhì)燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和酶燃料電池。現(xiàn)有的更重要的燃料電池可分為幾類，即(i)利用壓縮氫氣(H₂)作為燃料的燃料電池，包括質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池；(ii)利用醇類(如：甲醇CH₃OH)、金屬氫化物(如：硼氫化鈉NaBH₄)、碳?xì)浠衔锘蛑亟M為氫燃料的其他燃料的PEM燃料電池；(iii)可直接使用非氫燃料的PEM燃料電池或直接氧化燃料電池；及(iv)在高溫下直接將碳?xì)浠衔锶剂限D(zhuǎn)化為電力的固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)。

壓縮氫氣一般在高壓下保存，因此難于處理。此外，通常需要大型儲(chǔ)罐，而且不能將其做得足夠小以用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品。傳統(tǒng)的重新格式化燃料電池需要重組器和其他汽化和輔助系統(tǒng)以將燃料轉(zhuǎn)化為氫，從而與燃料電池中的氧化劑反應(yīng)。最新的進(jìn)展使得重組器或重新格式化燃料電池有希望用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品。最常見的直接氧化燃料電池是直接甲醇燃料電池或DMFC。其他直接氧化燃料電池包括直接乙醇燃料電池和直接原碳酸四甲酯燃料電池。DMFC是最簡(jiǎn)單也是潛在地最小的燃料電池，其也有希望應(yīng)用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品中，在DMFC中，甲醇與燃料電池中的氧化劑直接反應(yīng)。SOFC將碳?xì)浠衔锶剂?如丁烷)在高溫下轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生電力。SOFC需要相對(duì)高的在1000℃范圍內(nèi)的溫度以便發(fā)生燃料電池反應(yīng)。

對(duì)于不同類型的燃料電池，產(chǎn)生電力的化學(xué)反應(yīng)也不同。對(duì)于以氫氣為動(dòng)力的燃料電池而言，PEM燃料電池在每個(gè)電極上的化學(xué)反應(yīng)和總反應(yīng)如下：

陽(yáng)極上的半反應(yīng)：

H₂→2H⁺+2e^-

陰極上的半反應(yīng)：

0.5O₂+2H⁺+2e^-→H₂O

燃料電池總反應(yīng)：

H₂+0.5O₂→H₂O

由于氫離子(H⁺)通過(guò)PEM從陽(yáng)極遷移到陰極，而且自由電子(e^-)不能通過(guò)PEM，因此，電子流過(guò)外部電路，由此產(chǎn)生通過(guò)外部電路的電流。外部電路可用于驅(qū)動(dòng)許多有用的消費(fèi)性電子產(chǎn)品，特別是例如移動(dòng)或蜂窩電話、計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、手提電腦和電動(dòng)工具。

大體上，PEM由聚合物制成，例如可商購(gòu)于Dupont的Nafion或其他合適的薄膜，Nafion是厚度大約為0.05mm-0.50mm的全氟磺酸聚合物。陽(yáng)極通常由利用沉積在其上的催化劑薄層(例如鉑釕合金)支撐的鐵氟龍?zhí)技堉瞥伞ｊ帢O通常是氣體擴(kuò)散電極，其中，鉑粒子附著在薄膜的一側(cè)。

對(duì)于DMFC來(lái)說(shuō)，直接甲醇燃料電池在每個(gè)電極上的化學(xué)-電力反應(yīng)和總反應(yīng)描述如下：

陽(yáng)極上的半反應(yīng)：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-

陰極上的半反應(yīng)：

1.5O₂+6H⁺+6e^-→3H₂O

燃料電池總反應(yīng)：

CH₃OH+1.5O₂→CO₂+2H₂O

DMFC在美國(guó)專利5,992,008和5,945,231中有詳細(xì)描述，通過(guò)引用將這兩項(xiàng)專利的全文并入本文中。

在另一種直接氧化燃料電池中，硼氫燃料電池(DBFC)反應(yīng)如下：

陽(yáng)極上的半反應(yīng)：