[發明專利]一種利用空氣的質子交換膜燃料電池

無效

• 申請號: 201310699996.5
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103633355A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張成如
• 申請（專利權）人: 濟南開發區星火科學技術研究院
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/04
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 徐槐

技術領域

????本發明涉及一種質子交換膜燃料電池技術，尤其是利用空氣的質子交換膜燃料電池。?

背景技術

燃料電池是通過電化學反應將化學能直接轉化為電能的裝置，其主要特點是能量轉換效率高、環境污染小，被譽為21世紀的主要能源之一，是繼火電、水電、核電之后的第四代發電方式。新能源技術被認為是新世紀世界經濟發展中最具有決定性影響的領域之一，燃料電池的廣闊應有前景已引起了世界各國的高度重視，發達國家政府和大型公司投入巨資支持燃料電池技術的研究和開發，我國政府也將燃料電池技術列入國家科技攻關計劃之中。為此，燃料電池及其相關技術技術的研究與開發成為近些年的熱電課題，在國防和民用的電力、汽車、通信等多領域的應用取得非常有意義的進展。?

質子交換膜燃料電池（Proton?exchange?membrane?fuel?cell,?PEMFC）是一種將儲存于燃料內的化學能直接轉換為電能的發電裝置。由于它不像傳統熱機受制于卡諾循環的限制，因此具有高發電效率的優點，能量轉換效率遠高于熱機。常壓空氣質子交換膜燃料電池的最大優點在于它能在室溫條件下工作，而且電池的室溫啟動速度快、性能穩定、維護方便、無噪音污染，其唯一的排放物是水，是一種環境友好、性能優異的電源。在電動車、助動車、便攜式電源等小功率移動電源方面的應用前景廣闊，市場潛力巨大。目前，PEMFC在技術上已經成熟，?其推廣應用的障礙主要是價格問題。構成PEMFC的一些材料和加工的成本目前還比較高，制造工藝技術還有待于提高。隨著燃料電池關鍵技術的發展及成本的降低，制造工藝技術的改進以及產業化的發展，燃料電池將能夠從較高成本的應用領域逐步向較低成本的應用領域過渡，燃料電池將是21世紀最受歡迎的綠色電池。PEMFC常壓空氣質子交換膜燃料電池的設計與開發是針對電動車、助動車、便攜式電源等小功率移動電源方面的應用。通過改進電池的制造工藝降低電池的成本，簡化燃料的供給過程，使電池的使用與維護非常方便。因而采用純氫為燃料，常壓空氣為氧化劑的PEMFC系統會受到市場的歡迎得到廣泛的應用，但是目前市場上常壓空氣為氧化劑的PEMFC系統并不完善，首先散熱不好，其次由單電池組成電池堆后單節電池性能均勻性差。?

發明內容

本發明的發明目的在于針對以上不足，提供一種電池性能均勻的利用空氣的質子交換膜燃料電池。?

本發明是通過以下技術方案實現的：?

一種利用空氣的質子交換膜燃料電池，包括電池堆，所述利用空氣的質子交換膜燃料電池還包括儲氫罐、風扇和尾氣經間歇排放器，所述儲氫罐通過至少一個減壓閥和一個穩壓閥與電池堆連接，所述風扇設置在電池堆的進氣口處，所述尾氣經間歇排放器設置在電池堆的出氣口處。

上述風扇至少為1個。?

上述風扇還連接有增濕器，用于空氣濕度不足時使用。?

上述電池堆包括由單節電池組成，所述單節電池內部包括膜電極組，所述膜電極組包括陽極、催化劑、質子交換膜和陰極。?

上述利用空氣的質子交換膜燃料電池的雙極板為石墨板，該材料具有密度高、導電性好、硬度較高和一定的韌性以及較好的機械加工性能。。?

上述催化劑為20%和40%的Pt/C催化劑，購買自大連新源動力。?

上述質子交換膜為Nafion112膜，由DuPond公司制造。?

上述儲氫罐為400L金屬氫化物儲氫罐，作為燃料供給方式。?

上述的一種利用空氣的質子交換膜燃料電池的使用方法為：氫氣經減壓閥和穩壓閥使壓力穩定到0.02MPa后進入電池，空氣通過風扇供給，尾氣經間歇排放器排放。?

本發明的有益效果是：本發明采用常壓空氣為氧化劑和冷卻劑，空氣通過風扇供給，以純氫為燃料，配以400L金屬氫化物儲氫罐作為燃料供給解決了散熱不好的問題，而且由單電池組成電池堆后單節電池性能均勻性也較好。?

附圖說明

圖1為本發明質子交換膜燃料電池工作流程示意圖；?

圖2為電池堆的工作性能示意圖；

圖3為單節電池工作性能的均勻性示意圖；

圖中：1-400L金屬氫化物儲氫罐、2-減壓閥、3-穩壓閥、4-風扇、5-電池堆、6-尾氣經間歇排放器、7-流量計、8-巡檢儀、9-電子負載。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明，以便本領域技術人員可以更好的了解本發明，但并不因此限制本發明。?

實施例1?