[發(fā)明專利]一種燃料電池陽極的調(diào)控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910837477.8
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110783588B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐誼平;侯廣亞
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M8/008
• 分類號: H01M8/008;H01M8/04276;H01M8/04298
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池陽極的調(diào)控方法。其包括：對燃料電池陽極施加促進(jìn)磁場，促進(jìn)磁場對陽極表面的帶電粒子產(chǎn)生作用，擾動陽極表面的帶電粒子進(jìn)而攪動陽極表面電解質(zhì)，使帶電粒子在陽極表面均勻反應(yīng)并排出陽極析出的氣體。本發(fā)明通過施加促進(jìn)磁場對陽極進(jìn)行調(diào)控，能夠擾動陽極表面帶電粒子的運動，進(jìn)而對電解質(zhì)產(chǎn)生擾動效果，有利于提高電解質(zhì)中成分的均勻性；通過攪動陽極表面的電解質(zhì)，能夠避免陽極表面析出的氣泡富集并連續(xù)形成氣體阻隔層的問題發(fā)生；有效提高了燃料電池陽極的利用率，增大其有效反應(yīng)面積，增大了電池放電量，并提高了燃料電池的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池陽極的調(diào)控方法。

背景技術(shù)

燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電腦的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。由于燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能中的吉布斯自由能部分轉(zhuǎn)換成電能，不受卡諾循環(huán)效應(yīng)的限制，因此效率高。另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機(jī)械傳動部件，故沒有噪聲污染。排放的有害氣體極少。由此可見，從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來看，燃料電池是最具有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。

但是，現(xiàn)有的燃料電池卻存在著一些缺陷。理論上燃料電池可在接近100%轉(zhuǎn)換效率下運行，具有很高的經(jīng)濟(jì)性，但目前實際運行的各種燃料電池，由于種種技術(shù)因素的限制，再考慮整個裝置的耗能，在不考慮排熱利用的前提下總的轉(zhuǎn)換效率多在45～60%范圍內(nèi)。其中，主要的限制在于燃料電池在工作過程中，需要將氧氣一類的氧化氣體在陰極所形成的帶電粒子轉(zhuǎn)移至陽極產(chǎn)于反應(yīng)，反應(yīng)后所產(chǎn)生的氣體再進(jìn)行排放，在該過程中，陽極表面容易形成氣體阻隔層，阻礙氧化氣體形成的帶電粒子運動，導(dǎo)致部分帶電粒子難以甚至無法在陽極表面參與反應(yīng)形成循環(huán)，而降低整體電池的轉(zhuǎn)換效率。氣體阻隔層主要是由于氣體排放不暢形成的，其還存在產(chǎn)生安全隱患的問題。此外，燃料電池中氧化氣體所形成的帶電粒子在陽極的反應(yīng)面積小，反應(yīng)效率較低，因此其還存在所產(chǎn)生的電流較小、受到制約等問題。

為解決此類問題，許多技術(shù)人員對燃料電池進(jìn)行了改進(jìn)。但目前的改進(jìn)無外乎對燃料電池電極、電解液成分體系及控制系統(tǒng)上的改進(jìn)。如中國專利局于2010年1月20日公開的用于瞬變期間的相對濕度偏移最小化的多壓力狀態(tài)控制的發(fā)明專利授權(quán)，授權(quán)公開號為CN100583527，其通過降低動態(tài)壓力范圍且因此降低動態(tài)的陰極出口氣體的相對濕度范圍，從而對燃料電池堆功率瞬變期間的陰極出口氣體的相對濕度進(jìn)行控制以提供更好的陰極出口氣體相對濕度控制。在一個實施例中，所述控制系統(tǒng)基于燃料電池堆功率瞬變期間的燃料電池堆電流密度利用第一更窄陰極壓力范圍以提供更好的陰極出口氣體相對濕度控制，且基于低電流密度和穩(wěn)態(tài)電流密度期間的燃料電池堆電流密度利用第二更寬陰極壓力范圍以通過減少壓縮機(jī)寄生現(xiàn)象而改進(jìn)系統(tǒng)效率。其能夠?qū)θ剂想姵氐南到y(tǒng)效率進(jìn)行改善和提升，但對于燃料電池排氣不暢等問題仍無法進(jìn)行良好的解決。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的燃料電池存在陽極產(chǎn)生的氣體排放困難，容易形成氣體阻隔層阻礙燃料電池中帶電粒子運動、產(chǎn)生安全隱患，以及燃料電池陽極利用率低等問題，本發(fā)明提供了一種燃料電池陽極的調(diào)控方法。其首先要實現(xiàn)以下目的：一、通過對電解質(zhì)的攪動，避免在陽極析出的氣泡形成氣體阻隔層；二、提高帶電粒子運動的無序性，提高燃料電池陽極的有效反應(yīng)面積；三、通過對陽極的調(diào)控，提高燃料電池的放電電流，進(jìn)而擴(kuò)大其適用性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種燃料電池陽極的調(diào)控方法，

所述方法為：

對燃料電池陽極施加促進(jìn)磁場，促進(jìn)磁場對陽極表面的帶電粒子產(chǎn)生作用，擾動陽極表面的帶電粒子進(jìn)而攪動陽極表面電解質(zhì)，使帶電粒子在陽極表面均勻反應(yīng)并排出陽極析出的氣體。