[發(fā)明專利]一種醇類燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611133341.1
• 申請日: 2016-12-10
• 公開（公告）號: CN108461789B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫海;趙世雄;孫公權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M8/1011
• 分類號: H01M8/1011;H01M8/0606;H01M8/04007
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明提供一種醇類燃料電池系統(tǒng),包括燃料電池電堆、冷卻器、氣液分離器、液體燃料存儲裝置和供氣裝置；所述氣液分離器的內(nèi)部設(shè)置使得經(jīng)第一入口和第二入口進入所述氣液分離器的氣液混合物充分接觸。本發(fā)明使燃料電池電堆陽極出口的高溫氣液混合物先經(jīng)過液體燃料存儲裝置一次吸收后，再經(jīng)過氣液分離器與經(jīng)冷卻后的陰極氣液混合物進行共同分離。陰極氣液混合物經(jīng)冷卻器冷卻后其出口為過飽和濕空氣，其作為冷源一方面與經(jīng)液體燃料存儲裝置吸收后的陽極氣液混合物共同進行氣液分離，更為重要的是通過第一入口和第二入口進入氣液混合物的充分接觸可以充分降低氣體出口的溫度，進一步降低了隨氣體排出攜帶的未反應(yīng)或未反應(yīng)完全的液體燃料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種低能耗、高效率的醇類燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前的直接甲醇燃料電池的陰極產(chǎn)生的水通過散熱使水蒸汽冷凝回收，而針對陽極的二氧化碳，通過重力分離的氣液分離裝置分離二氧化碳和陽極甲醇溶液，再直排出電池系統(tǒng)外。

計算表明，高溫(80攝氏度)的二氧化碳蒸氣中所攜帶的甲醇蒸汽，最終未經(jīng)利用排出系統(tǒng)，可造成直接甲醇燃料電池系統(tǒng)的燃料利用率下降3-4％。既有的解決方案通過增加散熱器，將熱的二氧化碳蒸汽散熱，回收其中冷凝的甲醇后排出二氧化碳。但是這種方式占用便攜式直接甲醇燃料電池系統(tǒng)有限的散熱資源，增加散熱器的量和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，發(fā)明了一種醇類燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有氣液分離效果好，燃料回收利用率高，能耗低等優(yōu)點克服了現(xiàn)有技術(shù)中燃料回收率低、系統(tǒng)效率低等缺點。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種醇類燃料電池系統(tǒng),包括燃料電池電堆、冷卻器、氣液分離器、液體燃料存儲裝置和供氣裝置；

所述燃料電池電堆具有陽極入口、陽極出口、陰極入口和陰極出口；

所述冷卻器具有冷卻器入口和冷卻器出口；

所述氣液分離器一端具有氣體排放口和燃料出料口、另一端具有第一入口和第二入口；

所述液體燃料存儲裝置設(shè)置有第一燃料回收口、第二燃料回收口、氣體出口和燃料出口；

所述燃料電池電堆陰極出口與所述冷卻器入口相連通，所述冷卻器出口與所述氣液分離器第一入口相連通；所述燃料電池電堆陽極出口與所述液體燃料存儲裝置第一燃料回收口相連通，所述液體燃料存儲裝置氣體出口與所述氣液分離器第二入口相連通；所述氣液分離器遠離所述第一入口和第二入口的一端上方設(shè)置有一氣體排放口，遠離所述第一入口和第二入口的一端下方設(shè)置有一燃料出料口；所述燃料出料口與所述液體燃料存儲裝置第二燃料回收口相連通；所述液體燃料存儲裝置燃料出口與燃料電池電堆陽極入口相連通；所述供氣裝置氣體出口與燃料電池電堆陰極入口相連通；

所述氣液分離器的內(nèi)部設(shè)置有第一入口和第二入口物料混合管或第二入口物料分流管，使得經(jīng)第一入口和第二入口進入所述氣液分離器的氣液混合物充分接觸。

于氣液分離器內(nèi)設(shè)有一二端開口的混合管，混合管的一開口端能過管路分別與第一入口和第二入口相連通；

于氣液分離器內(nèi)設(shè)有2個以上的二端開口的分流管，分流管一端插入第二入口處，另一端面向第一入口且與第一入口成小于90度的夾角、或另一端與第一入口相垂直，另一端伸入至第一入口流出的氣流中；使第一入口與第二入口的氣液混合物呈對流或錯流進入氣液分離器。

所述氣液分離器為重力分離器；所述氣液分離器內(nèi)部于第一入口和第二入口一端與氣體排放口和燃料出料口另一端之間設(shè)置有折流板和/或柵網(wǎng)，用以增長氣液混合物自第一入口和第二入口進入氣液分離器混合后至氣體排放口和燃料出料口的流通通道長度。

所述氣液分離器為旋轉(zhuǎn)離心分離器；所述經(jīng)氣液分離器的第一入口與第二入口的氣液混合物經(jīng)一氣液接觸混合器混合后進行離心分離。