[發(fā)明專利]帶有聚合物電解質(zhì)膜的固態(tài)氫能源裝置

有效

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• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103972583B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 黃曉東
• 申請（專利權）人: 上海華篷防爆科技有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

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

目前汽車的動力普遍使用燃油，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。

氫氣作為燃料的應用越來越受到重視，氣態(tài)的氫非常容易爆炸。在氫動力交通工具領域，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)動電機做功。本固態(tài)氫發(fā)電裝置通過配套相關的輔助裝置，如儲氫裝置、氫氣供應裝置、發(fā)電電池裝置等，實現(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。儲氫瓶的一端設置有氣孔，氣孔內(nèi)設置有過濾器。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)進入儲氫瓶內(nèi)。在將氫氣注入儲氫瓶時，氫氣經(jīng)過濾器進入儲氫瓶內(nèi)部，此時儲氫瓶內(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，從而達到安全儲運目的。

所述氫氣供應裝置可通過儲氫瓶氣孔處的導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)構類似，只是所采用的材料不同。

本發(fā)明提供的儲氫技術和發(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，添補了該技術領域的空白，具有創(chuàng)新性。該儲氫技術及發(fā)電裝置可用于各種交通工具，以其安全可靠、短時高效、經(jīng)濟便捷、環(huán)保節(jié)能等特點，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。在儲氫瓶的一端設置有氣孔，氣孔內(nèi)設置有過濾器。所述儲氫瓶的殼體包括由銀氧化鎘材料制成的內(nèi)膽和碳纖維增強層，所述銀氧化鎘材料含有銀 85-97wt%、鎘 2-15wt%、鎳 0.01-0.5wt%、錫 0.01-1wt%，鑭和/或鈰 0.01-0.5wt%。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。

進一步地，所述儲氫顆粒的平均直徑為50微米至80微米。

進一步地，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。

進一步地，所述儲氫瓶殼體的內(nèi)膽壁厚為2-6毫米。

進一步地，所述儲氫瓶殼體的碳纖維增強層厚度是0.5－5mm。

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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

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)設置過濾器13，發(fā)電電池裝置的電能輸出口31與電機連接。

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與電機連接。