[發明專利]一種輸出電壓可調的等離子堿性燃料電池及調節方法

無效

• 申請號: 201310111622.7
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN103199286A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 陳士安;湯哲鶴;趙廉健;姚明;彭佳鑫;馬銀;孫德浩;王蓓
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M8/08
• 分類號: H01M8/08;H01M8/02;H01M8/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種可以調節輸出電壓的等離子堿性燃料電池。

背景技術

中國專利申請號為201310026537.0、名稱為“一種等離子堿性燃料電池”提供的等離子堿性燃料電池，包括相互獨立的陽極反應腔與陰極反應腔，陽極的氫氣由等離子發生器電離，陰極采用與堿性燃料電池相同的陰極組件電離氧氣；陰極反應腔位于陽極反應腔的左側；在陽極反應腔與陰極反應腔中均裝有高導電率的強堿溶液作為電解液；在陽極反應腔與陰極反應腔之間連接U型管，U型管與兩個反應腔的連接處要低于兩個反應腔內電解液的高度。陽極反應腔為一密封結構，在陽極反應腔內的頂部設有收集電子的陽極。在陽極反應腔的右側，依次設有等離子發生器、氫氣擴散腔和儲氫罐，等離子發生器左端的等離子噴口伸在陽極反應腔內的電解液面的上部，等離子體發生器工作時向陽極反應腔內噴入氫氣等離子體。在陽極反應腔前后兩側的外部固定設置一對磁鐵使在陽極反應腔的內腔整個范圍內作用有磁場，該磁場使等離子體發生器噴出的電子飛向陽極以及使氫離子飛向電解質液面。陰極組件與陽極分別為等離子堿性燃料電池的正極與負極，其間可通過導線連接用電負載來對外提供電能。該等離子堿性燃料電池的缺點是陽極和陰極的電勢差是受限的，陽極由于電子聚集產生電勢阻礙電子飛向陽極，使得陽極和陰極的電勢差是受限。常用的堿性燃料電池、質子交換膜燃料電池等的電壓受限，比如在常溫25攝氏度，電勢差的理論最大值為1.229伏特，在常溫60攝氏度，電勢差的理論最大值為1.482伏特，即輸出電壓不能調節，限制了電池單體輸出電壓及功率。

發明內容

本發明的目的是針對現有等離子堿性燃料電池存在輸出電壓無法提高及調節的問題而提供一種輸出電壓可調的等離子堿性燃料電池及其調節方法。

?本發明所述一種輸出電壓可調的等離子堿性燃料電池采用的技術方案是：包括相互獨立的陽極反應腔、陰極反應腔及連接兩個所述反應腔的U型管，兩個所述反應腔和U型管內均裝有電解液，陰極反應腔內的電解液中浸有陰極，陽極反應腔內的頂部設有陽極板，陽極反應腔內作用有使電子飛向陽極板及質子飛向電解液面的磁場，陰極和陽極板之間連接用電負荷，用電負荷兩端連接電壓表，陽極反應腔內的底部設置浸泡在電解液中的第一金屬板，陽極反應腔的外上部設置第二金屬板，第一金屬板連接可調壓直流電源的負極，第二金屬板連接可調壓直流電源的正極。

本發明所述一種等離子堿性燃料電池的輸出電壓調節方法采用的技術方案是：通過電壓表檢測陰極和陽極板之間的電勢差，若電勢差小于用電負荷所要求的電壓，調高可調壓直流電源的輸出電壓以提高電勢差，若電勢差大于用電負荷所要求的電壓，調低可調壓直流電源的輸出電壓以降低電勢差。

本發明的有益效果是：

1、本發明在陽極反應腔內的氫氣等離子噴出路線上設置方向向上的電場，可加速電子飛向陽極板及H⁺飛向電解液，以提高輸出電壓。

2、通過加大二金屬板上的電壓，可避免陽極板上因電子聚集產生的電場阻礙電子飛向第二金屬板，即可提高等離子堿性燃料電池的輸出電壓；

3、將第一金屬板設置在陽極反應腔內的底部，可利用電解液的導電作用使電解液面與陽極板的空間內獲得比第一金屬板設置陽極反應腔外更大的電場強度，以提高輸出電壓。

4、通過對可調壓直流電源輸出電壓進行調整，可根據使用要求改變離子堿性燃料電池的輸出電壓。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1-陰極；2-電壓表；3-用電負荷；4-第二金屬板；5-陽極板；6-第一金屬板；7-等離子發生器；8-可調直流電源；9-U型管；10-陽極反應腔；11-陰極反應腔。

具體實施方式

如圖1所示，本發明包括相互獨立的陽極反應腔10和陰極反應腔11，陽極反應腔10和陰極反應腔11的底部通過U型管9相連，陽極反應腔10、陰極反應腔11、U型管9內均裝有強堿性電解液。陽極反應腔10位于陰極反應腔11的右側；等離子發生器7左端的等離子噴口伸在陽極反應腔10內的電解液面的上部，等離子體發生器7工作時向陽極反應腔10內噴入氫氣等離子體。陽極板5位于陽極反應腔10內的頂部，整個陽極反應腔10內作用有使電子飛向陽極板5及質子飛向電解質液面磁場。陰極1浸泡在陰極反應腔11的電解液中；陰極1和陽極板5之間通過導線連接用電負荷3。在用電負荷3兩端連接電壓表2。?