[發(fā)明專利]帶有一種聚合物電解質(zhì)膜的固態(tài)氫發(fā)電裝置

無效

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• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103972538A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華篷防爆科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/22;H01M8/02;H01M8/10
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型能源，尤其是一種固態(tài)氫電池，具體涉及儲氫裝置。

背景技術(shù)

目前汽車的動(dòng)力普遍使用燃油，由于石油資源有限，人們不得不尋求新的替代能源，例如電能、太陽能等等。作為汽車燃油的替代物，包括已知的液化石油氣和液化天然氣。使用這些替代物的汽車排放的有害氣體相對較少，但是仍然未能從根本上解決能源及污染的問題。

氫氣作為燃料的應(yīng)用越來越受到重視，氣態(tài)的氫非常容易爆炸。在氫動(dòng)力交通工具領(lǐng)域，可以將氫氣存儲在交通工具的車載高壓容器中。這樣的存儲系統(tǒng)在體積水平上效率不高，并且由于存儲壓力過高，例如5,000-10,000psi（大約350-700 Bar）的氣壓，因而存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出一種固態(tài)氫發(fā)電裝置，以固態(tài)氫作為能源，將固態(tài)氫轉(zhuǎn)化為電能，用電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)做功。本固態(tài)氫發(fā)電裝置通過配套相關(guān)的輔助裝置，如儲氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置、發(fā)電電池裝置等，實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃油及降低廢氣排放的目的。

所述儲氫裝置包括儲氫瓶，儲氫瓶內(nèi)含有儲氫顆粒，該儲氫顆粒能將活化后的氫氣，以固態(tài)形式儲存起來，并在吸熱時(shí)釋出儲存的氫氣。所述儲氫顆粒具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔。儲氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器。過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型或是由不銹鋼微密網(wǎng)制成，可允許氫氣流通而過濾阻止其它氣體及雜質(zhì)進(jìn)入儲氫瓶內(nèi)。在將氫氣注入儲氫瓶時(shí)，氫氣經(jīng)過濾器進(jìn)入儲氫瓶內(nèi)部，此時(shí)儲氫瓶內(nèi)含有的儲氫顆粒迅速吸收氫氣，經(jīng)過活化后，將大量氫分子轉(zhuǎn)化成固態(tài)氫而儲存于儲氫瓶內(nèi)部，使氫不再以高壓氣態(tài)的形式儲存，從而達(dá)到安全儲運(yùn)目的。

所述氫氣供應(yīng)裝置可通過儲氫瓶氣孔處的導(dǎo)氣管將儲氫顆粒儲存的固態(tài)氫以氣態(tài)氫分子方式釋出，送入發(fā)電電池裝置。

所述發(fā)電電池裝置與一般的電池結(jié)構(gòu)類似，只是所采用的材料不同。

本發(fā)明提供的儲氫技術(shù)和發(fā)電裝置有效地解決了氣態(tài)儲存方式所存在的一系列問題，添補(bǔ)了該技術(shù)領(lǐng)域的空白，具有創(chuàng)新性。該儲氫技術(shù)及發(fā)電裝置可用于各種交通工具，以其安全可靠、短時(shí)高效、經(jīng)濟(jì)便捷、環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)，有著廣闊的發(fā)展前景。使用固態(tài)氫作為能源可以解決石油排放廢氣造成的環(huán)境污染，而且使用固態(tài)氫作為能源可以降低成本。

上述儲氫裝置所說的儲氫瓶內(nèi)含有儲氫顆粒，該儲氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔。在儲氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器。所述儲氫瓶由鋁合金制成。所述鋁合金含有以下質(zhì)量%的化學(xué)元素：Mg：3.5～5.6；Ta+Nb：0～3.0；Re:0.1～0.5；Zr≤0.30；Si≤0.40；Zn≤0.40；Cu≤0.40；Cr≤0.4，Mn≤0.80，F(xiàn)e≤0.80，和余量的Al。所述發(fā)電電池裝置由多孔質(zhì)氫燃料極和空氣極以及聚合物電解質(zhì)膜重疊構(gòu)成，所述聚合物電解質(zhì)膜含有氟聚合物，例如膨脹聚四氟乙烯。

進(jìn)一步地，所述儲氫顆粒的平均直徑為50微米至80微米。

進(jìn)一步地，所述儲氫顆粒是納米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷。納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。

進(jìn)一步地，所述儲氫顆粒具有1至30微米的壁厚，優(yōu)選1至10微米的壁厚。

進(jìn)一步地，所述儲氫顆粒的壁為多孔壁，所述多孔壁中的孔徑為50埃-1000埃，優(yōu)選多孔壁中的孔徑為200埃-500埃。

進(jìn)一步地，所述過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型制成，或由不銹鋼微密網(wǎng)制成，且含有金屬鈀。

進(jìn)一步地，所述儲氫瓶由鋁合金制成，壁厚為2-6毫米。

附圖說明

圖1為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電電池裝置示意圖。

圖中1儲氫瓶，2儲氧器，3發(fā)電電池裝置，12儲氫瓶氣孔，13過濾器，22儲氧器氣孔，31發(fā)電電池裝置的電能輸出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1所示為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置示意圖。該裝置包括儲氫瓶1，儲氧器2和發(fā)電電池裝置3。儲氫瓶1和儲氧器2分別通過儲氫瓶氣孔12和儲氧器氣孔22與發(fā)電電池裝置3連接，儲氫瓶氣孔12內(nèi)設(shè)置過濾器13，發(fā)電電池裝置的電能輸出口31與電機(jī)連接。

所述儲氫瓶1內(nèi)含有儲氫顆粒，儲氫瓶1氣孔12與發(fā)電電池裝置3連接。

所述儲氧器2內(nèi)部儲存氧氣，儲氧器2氣孔22與發(fā)電電池裝置3連接。

所述發(fā)電電池裝置3以多孔質(zhì)氫燃料極（陽極）和空氣極（陰極）以及聚合物電解質(zhì)膜疊合形成發(fā)電電池裝置，電能通過電能輸出口31與電機(jī)連接。