[發(fā)明專利]一種液態(tài)燃料電池的二氧化碳自呼出型電池陽極裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610107423.2
• 申請日: 2016-02-27
• 公開（公告）號: CN105762370B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張浩;宣晉;徐宏;張莉;王慧至
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);華東理工大學(xué)
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/0258;H01M8/0668
• 代理公司: 贛州智府晟澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)36128
• 代理人: 夏琛蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液態(tài)燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及一種液態(tài)燃料電池的二氧化碳自呼出型電池陽極裝置。

背景技術(shù)

燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，反應(yīng)產(chǎn)生電能，它從外表上看有陰陽極和電解質(zhì)等，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。

燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化學(xué)反應(yīng)，而不是采用燃燒或儲(chǔ)能的方式。同時(shí)，燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50％以上，這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能的中間變換。

對于現(xiàn)有技術(shù)下采用的液態(tài)有機(jī)物作為燃料的燃料電池，如直接甲醇燃料電池和直接甲酸燃料電池，在燃料電池運(yùn)行過程中，在陽極表面產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w。目前燃料電池的陽極采用封閉封裝結(jié)構(gòu)，主要目的在于將陽極隔絕空氣，從而消除陽極表面產(chǎn)生氧還原寄生反應(yīng)。由于陽極封閉，二氧化碳?xì)怏w將聚集在燃料電池陽極催化劑表面形成氣泡，阻礙燃料在催化劑表面的物質(zhì)傳輸，隨著二氧化碳?xì)馀莸木奂烷L大，二氧化碳?xì)馀輰⒃谌剂贤ǖ纼?nèi)形成氣栓，阻塞燃料物質(zhì)的輸運(yùn)及電荷傳輸，極大影響燃料電池性能。

發(fā)明內(nèi)容

(1)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)下液態(tài)燃料電池陽極產(chǎn)生的二氧化碳無法順利排出從而影響燃料電池性能的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能防止二氧化碳聚集的液態(tài)燃料電池的二氧化碳自呼出型電池陽極裝置。

(2)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了這樣一種液態(tài)燃料電池的二氧化碳自呼出型電池陽極裝置，包括有通道壁、氣體擴(kuò)散電極、富集腔壁、單向閥，通道壁中貫穿式地設(shè)有氣體擴(kuò)散電極，氣體擴(kuò)散電極外設(shè)有富集腔壁，富集腔壁安裝在通道壁上，富集腔壁與通道壁與氣體擴(kuò)散電極三者之間形成二氧化碳富集腔，富集腔壁上貫穿式地設(shè)有單向閥。

優(yōu)選地，所述氣體擴(kuò)散電極為楔形，內(nèi)表面為斜邊。

優(yōu)選地，所述楔形氣體擴(kuò)散電極的斜邊上設(shè)有鋸齒槽。

優(yōu)選地，所述氣體擴(kuò)散電極內(nèi)表面為圓弧形。

優(yōu)選地，所述二氧化碳富集腔內(nèi)設(shè)有氧氣吸收劑。

工作原理：本發(fā)明采用氣體擴(kuò)散電極作為陽極，氣體擴(kuò)散電極允許氣體通過電極，但阻止液體通過電極，在氣體擴(kuò)散電極內(nèi)為燃料通道，在氣體擴(kuò)散電極外為二氧化碳富集腔，二氧化碳富集腔外為富集腔壁，富集腔壁上設(shè)有單向閥，通過單向閥將二氧化碳排出二氧化碳富集腔，并阻止空氣進(jìn)入，同時(shí)保持二氧化碳富集腔內(nèi)壓力與外部大氣壓平衡。

當(dāng)燃料電池運(yùn)行時(shí)，陽極產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，通過氣體擴(kuò)散電極將二氧化碳排出至二氧化碳富集腔內(nèi)，同時(shí)，通過單向閥將空氣排出二氧化碳富集腔，慢慢的，二氧化碳富集腔內(nèi)的二氧化碳分壓不斷升高，氧氣的分壓不斷降低，總壓力與大氣壓平衡。

所述氣體擴(kuò)散電極為楔形，內(nèi)表面為斜邊，這樣增加了燃料通道內(nèi)流體燃料對氣體擴(kuò)散電極內(nèi)面的沖擊作用，減少了二氧化碳?xì)馀莸木奂瑫r(shí)，在楔形區(qū)間內(nèi)，由于氣體擴(kuò)散電極尺寸變化從而提高流體流速，增加對二氧化碳?xì)馀莸那宄Ч?/p>

所述楔形氣體擴(kuò)散電極的斜邊上設(shè)有鋸齒槽，一方面，可以引入二次漩渦流，促進(jìn)電極表面的物質(zhì)更新，強(qiáng)化物質(zhì)傳輸，同時(shí)，又可以增加電極表面積，促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。

所述氣體擴(kuò)散電極內(nèi)表面為圓弧形，這樣可以增加燃料通道內(nèi)流體燃料對氣體擴(kuò)散電極內(nèi)面的沖擊作用，減少了二氧化碳?xì)馀莸木奂?，同時(shí)，在圓弧形區(qū)間內(nèi)，由于氣體擴(kuò)散電極尺寸變化從而提高流體流速，增加對二氧化碳?xì)馀莸那宄Ч?，另外，又可以增加電極表面積，促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。

所述二氧化碳富集腔內(nèi)設(shè)有氧氣吸收劑，可將二氧化碳富集腔內(nèi)初始?xì)埩舻难鯕馕眨瑫r(shí)也將進(jìn)入二氧化碳富集腔的氧氣進(jìn)行吸收。

(3)有益效果

本發(fā)明通過氣體擴(kuò)散電極和富集腔壁的設(shè)計(jì)，使燃料電池陽極產(chǎn)生的二氧化碳能夠自行排出到二氧化碳富集腔，并且由于二氧化碳在富集腔內(nèi)的聚集，富集腔內(nèi)的氧氣被逐漸排出，從而達(dá)到了消除二氧化碳?xì)馀菰谌剂想姵赝ǖ纼?nèi)聚集的效果，具有抑制氧氣通過氣體擴(kuò)散電極在陽極表面發(fā)生寄生反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。