[發明專利]水催化產氫發電的方法及設備

有效

• 申請號: 201210175876.0
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN103456975A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 夏亞沈;歐陽艷姬;吳自勍;夏季沈;歐陽坤容
• 申請（專利權）人: 佛山市順德區雷動能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06;C25B1/04
• 代理公司: 北京振安創業專利代理有限責任公司 11025
• 代理人: 姜林

技術領域

本發明涉及一種對燃料電池發電的方法以及實現該方法的設備，尤其是一種利用水催化產氫對燃料電池發電的方法以及實現該方法的發電設備。

背景技術

燃料電池是很有發展前途的新的動力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負極，用空氣中的氧氣作為正極。燃料電池的活性物質（燃料和氧化劑）是在反應的同時源源不斷地輸入的，因此，這類電池實際上是一個能量轉換裝置。這類電池具有轉換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電燈優點，廣泛應用于飛機、汽車、飛船、潛艇、軍事、電視中轉站、燈塔等各個領域。

燃料電池是利用水的電解的逆反應的“發電機”，它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質滲入多孔的板而形成，現在正發展為直接使用固體的電解質。工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起作用的成分為氧氣）。氫在負極分解成正離子H⁺和電子e^-。氫離子進入電解液中，而電子沿外部電路移向正極，用電的負載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水，這正是水的電解反應（電能+2H₂O→2H₂+O₂）的逆過程（2H₂+O₂→2H₂O+電能）。利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種“發電機”。

氫氧燃料電池是以氫氣作燃料，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變為電能的電池。氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應氫氣，同時向氧電極供應氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質生成水。這時，在氫電極上有多余的電子而帶負電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，這一類似于燃燒的反應過程就能連續進行。燃料電池的正常運轉，需要持續供應氫和氧。

現有燃料電池的成本較高，系統比較復雜，其用途得到了大大的限制。究其原因，主要是氫氣和氧氣的制備裝置復雜，難以實現，成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處而提供一種易于實現、成本較低的水催化產氫發電的方法；同時，本發明還提供一種實現所述發電方法的發電設備，所述發電設備結構簡單，同時有效降低了氫氣制備的成本。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種水催化產氫發電的方法，

包括以下步驟：

（1）將水加熱使其產生水蒸汽；

（2）將步驟（1）產生的水蒸汽通過負離子粉，所述負離子粉電解所述水

蒸氣產生氫氣；

（3）將步驟（2）中產生的氫氣送往燃料電池或燃氫發電機發電；

其中，步驟（2）中所述的負離子粉中加入有金屬催化劑。

負離子粉在金屬催化劑的激勵下，可以使空氣中的水分子產生微弱的電解作用，產生負離子和氫氣，其反應方程式為：4H₂O+4e→2H₃O₂^-+H₂。申請人選擇在負離子粉中加入金屬催化劑，當水加熱后產生的水蒸氣通過所述加入有金屬催化劑的負離子粉時，水蒸氣電解產生大量負離子和氫氣，所產生的氫氣可直接送往燃料電池進行發電。所述方法大大簡化了產氫過程，使得氫氣的產生易于實現，有效降低了氫氣制備的成本。

作為本發明所述水催化產氫發電的方法的優選實施方式，所述步驟（3為：將步驟（2）中產生的氫氣儲存在儲氫容器中，需要發電時，將氫氣從儲氫容器中排出并送往燃料電池發電。將產生的氫氣先儲存在儲氫容器中，當需要發電時，再將儲氫容器中的氫氣排出并送往燃料電池或燃氫發電機發電。與直接將產生的氫氣送往燃料電池或燃氫發電機發電相比，當產生的氫氣較多時，此種方法可將多余的氫氣暫時儲存在容器中，避免了氫氣的浪費，同時使燃料電池或燃氫發電機的發電更加靈活。

作為本發明所述水催化產氫發電的方法的優選實施方式，所述步驟（3）中的儲氫容器采用活性碳罐或納米碳管吸附器。選擇活性碳罐或納米碳管吸附器儲存氫氣，當需要發電時，對活性碳罐或納米碳管吸附器加熱，使氫氣排出并送往燃料電池或燃氫發電機發電，不僅氫氣的儲存較方便，而且當需要發電時，氫氣從所述容器中的釋放也較簡單。

作為本發明所述水催化產氫發電的方法的優選實施方式，所述步驟（2）中負離子粉中加入的金屬催化劑為鈷、鎳、鉑和鉬中的至少一種。所述催化劑可以為一種，也可以為多種的混合物。