[發明專利]控制廢氣排放并發電的電化學催化劑轉化器

無效

• 申請號: 201010232080.5
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN102335552A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 黃大仁
• 申請（專利權）人: 國立清華大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/92;B01D53/56;B01D53/62;B01D53/72;H01M8/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

1.一種電化學催化劑轉化器，用以控制廢氣排放并發電，其包含：

至少一電池模塊(10)，所述電池模塊(10)包含一陰極部(11)、一陽極部(12)以及一膜電極組(13)，所述膜電極組(13)位于所述陰極部(11)以及所述陽極部(12)之間，所述陰極部(11)包含一氧化催化劑；

一加熱單元(20)，嵌合于所述電池模塊(10)；

一燃料輸入單元(50)和一燃料輸出單元(60)，分別連接于所述陽極部(12)兩側，以分別作為所述電池模塊(10)運作時燃料的輸入端以及輸出端；以及

一廢氣輸入單元(30)和一廢氣輸出單元(40)，分別連接于所述陰極部(11)兩側，以分別作為所述電池模塊(10)欲處理廢氣的輸入端以及輸出端；

其中，所述加熱單元(20)將所述膜電極組(13)加熱至一工作溫度，使所述燃料在所述膜電極組(13)進行電化學反應而發電；所述廢氣中的氮氧化物則在所述膜電極組(13)進行電化學反應而形成氮氣，所述廢氣中的一氧化碳、碳氫化合物和粒狀物則由所述氧化催化劑催化而形成二氧化碳和水，借以凈化廢氣。

2.根據權利要求1所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于，所述膜電極組(13)包含一電解質層(133)、一陰極層(131)以及一陽極層(132)；所述電解質層(133)位于所述陰極層(131)與所述陽極層(132)之間，所述陰極層(131)與所述陽極層(132)則分別連接所述陰極部(11)與所述陽極部(12)；所述陰極部(11)包含一陰極流道(111)以及一陰極電流收集層(112)，所述陽極部(12)包含一陽極流道(121)以及一陽極電流收集層(122)；其中，所述廢氣輸入單元(30)與所述陰極流道(111)連通，使所述廢氣可在所述陰極部(11)進行氧化反應，并到達所述陰極層(131)進行電化學反應；所述燃料輸入單元(50)與所述陽極流道(121)連通，使所述燃料可到達所述陽極層(132)進行電化學反應。

3.根據權利要求1所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述廢氣輸入單元(30)包含一空氣加入單元(80)，其用以將空氣加入至廢氣中。

4.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述陰極部(11)、所述膜電極組(13)以及所述陽極部(12)層狀排列，使所述陰極電流收集層(112)、所述陰極流道(111)、所述陰極層(131)、所述電解質層(133)、所述陽極層(132)、所述陽極流道(121)以及所述陽極電流收集層(122)彼此依序層疊。

5.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述陰極部(11)、所述膜電極組(13)以及所述陽極部(12)層狀排列，使所述陰極流道(111)、所述陰極電流收集層(112)、所述陰極層(131)、所述電解質層(133)、所述陽極層(132)、所述陽極流道(121)以及所述陽極電流收集層(122)彼此依序層疊。

6.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述陰極部(11)、所述膜電極組(13)以及所述陽極部(12)層狀排列，使所述陰極流道(111)、所述陰極電流收集層(112)、所述陰極層(131)、所述電解質層(133)、所述陽極層(132)、所述陽極電流收集層(122)以及所述陽極流道(121)彼此依序層疊。

7.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述加熱單元(20)、所述陽極部(12)、所述膜電極組(13)以及所述陰極部(11)依序堆疊成一管狀結構，使所述加熱單元(20)位于所述管狀結構的中心，所述陽極流道(121)、所述陽極電流收集層(122)、所述陽極層(132)、所述電解質層(133)、所述陰極層(131)、所述陰極電流收集層(112)以及所述陰極流道(111)依序環繞所述加熱單元(20)而層疊。

8.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述工作溫度為450～900℃。

9.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述加熱單元(20)為一電熱元件。

10.根據權利要求2所述的電化學催化劑轉化器，其特征在于所述加熱單元(20)嵌合于所述陽極部(12)。