[發(fā)明專利]一種常溫?zé)岚l(fā)電方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310154601.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN103259032A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 單萌
• 主分類號(hào): H01M8/06
• 分類號(hào): H01M8/06;H01M8/10;H01M8/18
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張貴賓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種常溫?zé)岚l(fā)電方法及其裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的熱發(fā)電主要是火力發(fā)電，屬于物理發(fā)電。為了利用煤或者石油這樣的燃料來發(fā)電，必須先燃燒煤或者石油。它們?nèi)紵龝r(shí)產(chǎn)生的能量可以對(duì)水加熱而使之變成蒸汽，蒸汽則可以用來使汽輪發(fā)電機(jī)組的磁場(chǎng)在定子線圈中旋轉(zhuǎn)。這樣就產(chǎn)生了電流。換言之，我們是把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽缓蟀褵崮苻D(zhuǎn)換動(dòng)能，最后轉(zhuǎn)換為電能。在這種雙轉(zhuǎn)換的過程中，許多原來的化學(xué)能浪費(fèi)掉了。還有可能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，而無需先轉(zhuǎn)換為熱能。為此，我們必須使用電池。這種電池由一種或多種化學(xué)溶液組成，其中插入兩根稱為電極的金屬棒。每一電極上都進(jìn)行特殊的化學(xué)反應(yīng)，電子不是被釋出就是被吸收。?一個(gè)電極上的電勢(shì)比另一個(gè)電極上的大，因此，如果這兩個(gè)電極用一根導(dǎo)線連接起來，電子就會(huì)通過導(dǎo)線從一個(gè)電極流向另一個(gè)電極。這樣的電子流就是電流，只要電池中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，這種電流就會(huì)繼續(xù)下去。在某些情況下，當(dāng)一個(gè)電池用完了以后，人們迫使電流返回流入這個(gè)電池，電池內(nèi)會(huì)反過來發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，電池能夠貯存化學(xué)能，并用于再次產(chǎn)生電流。汽車?yán)锏男铍姵鼐褪沁@種可逆電池的一個(gè)例子。在一個(gè)電池里，浪費(fèi)的化學(xué)能要少得多，因?yàn)槠渲兄煌ㄟ^一個(gè)步驟就將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｈ欢姵刂械幕瘜W(xué)物質(zhì)是有限的，不斷提供反應(yīng)物就是可以不斷放出電流。于是人們?cè)O(shè)計(jì)的燃料電池，燃料電池以可與氧氣反應(yīng)的物質(zhì)作為“燃料”，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放電能，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。但是也有許多缺點(diǎn)，燃料電池對(duì)空氣制量要求嚴(yán)格，且需要不斷提供燃料，以氫氧燃料電池為例，氫氣的來源并不溶液，多數(shù)氫氣來源于氯堿工業(yè)，是水電解產(chǎn)生，我們用電制氫，用氫發(fā)電，顯然有大量的浪費(fèi)；另外燃料電池電池使用鉑金催化劑，價(jià)格昂貴且技術(shù)要求嚴(yán)格，不可能大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可常溫發(fā)電、能量利用率高、清潔高效的常溫?zé)岚l(fā)電方法及其裝置。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

????在水溶液中采用鉑催化氧氣氧化氫鹵酸反應(yīng)輸出電能，電流通過導(dǎo)線引出，反應(yīng)產(chǎn)物為鹵素和水，鹵素繼續(xù)和水反應(yīng)生成氫鹵酸和次鹵酸，采用活性炭催化次鹵酸分解，反應(yīng)常溫自發(fā)吸熱，產(chǎn)物為氫鹵酸和氧氣，從而將產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成反應(yīng)物，反應(yīng)物持續(xù)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，向外輸出電流；其反應(yīng)原理如下所示：

放電反應(yīng)：

正極：O₂+?4H⁺+?4e^-?=?2H₂O

負(fù)極：?4X^-?=?2X₂?+?4e^-

總反應(yīng)：4X^-?+?O₂+?4H⁺?=?2H₂O^-?+?2X₂

恢復(fù)反應(yīng)：

X₂+?H₂O?=?H?X?+?H?X?O

2H?X?O?=?2H?X?+?O₂

其中，所述氫鹵酸為氫氯酸或氫溴酸，所述次鹵酸為次氯酸或次溴酸，所述鹵素為氯氣或溴氣，反應(yīng)式中X為Cl或Br。

具體的，采用上述的常溫?zé)岚l(fā)電方法的質(zhì)子交換膜發(fā)電裝置，其特征在于：該發(fā)電裝置包括發(fā)電系統(tǒng)和恢復(fù)系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)中間為質(zhì)子交換膜，質(zhì)子交換膜將發(fā)電系統(tǒng)分為正極室和負(fù)極室，質(zhì)子交換膜的正極室一側(cè)設(shè)有表面帶有催化劑的載鉑碳紙正極，負(fù)極室內(nèi)設(shè)有載鉑碳紙負(fù)極，載鉑碳紙負(fù)極與質(zhì)子交換膜之間設(shè)有多孔隔板；所述恢復(fù)系統(tǒng)為管狀，內(nèi)部設(shè)有顆粒活性炭層，所述恢復(fù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有水泵，水泵通過管道通向負(fù)極室，負(fù)極室的多孔隔板設(shè)有與恢復(fù)系統(tǒng)的連接的通道，所述恢復(fù)系統(tǒng)的上開口與正極室連接。

具體的，采用上述的常溫?zé)岚l(fā)電方法的石棉隔膜發(fā)電裝置，其特征在于：該發(fā)電裝置包括金屬外殼、碳纖維板、石棉隔膜、石墨電極、四氟乙烯絕緣層，所述金屬外殼內(nèi)壁設(shè)有碳纖維板，所述石墨電極設(shè)在裝置中部，石墨電極的底部與金屬外殼之間設(shè)有四氯乙烯絕緣層，石墨電極外設(shè)有負(fù)極填充層，負(fù)極填充層外設(shè)有石棉隔膜將負(fù)極填充層與碳纖維板里面裝有的載鉑多孔石墨隔開；所述負(fù)極填充層為不溶性氯化物或不溶性溴化物粉、活性炭粉和石墨粉的混合物，不溶性氯化物或不溶性溴化物可以是氯化銀、溴化銀、氯化鉛、溴化鉛。