[發明專利]一種基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置

在審

• 申請號: 201910900523.4
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110829897A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 何志龍;韓耀祥;韋煒;林棟;邢子文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N3/00
• 分類號: H02N3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：包括用于對氫氣進行電離而產生電流的氫離子濃差電池以及加熱氫離子濃差電池內部氣體的換熱器；所述氫離子濃差電池包括質子交換膜(10)以及布置在質子交換膜(10)兩側的陰陽電極，其中，陽電極(9)通入氫氣發生電離反應生成2e^-和2H⁺，陰電極(11)通入惰性氣體，電離出的H⁺經過質子交換膜(10)到達陰電極(11)，電離出的e^-從陽電極(9)經過外電路(4)到達陰電極(11)，在陰電極(11)重新生成氫氣，并且在外電路(4)中產生供用電裝置(5)使用的電流。

2.根據權利要求1所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：所述氫離子濃差電池包括布置在陰陽電極外側的不銹鋼板(7)，不銹鋼板(7)的表面開設導氣槽，氫氣與惰性氣體分別通過不銹鋼板(7)上的導氣槽到達陽電極(9)和陰電極(11)。

3.根據權利要求2所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：所述的換熱器采用板式換熱器(3)，陰陽電極外側的不銹鋼板(7)夾在兩個板式換熱器(3)之間。

4.根據權利要求2所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：

所述陽電極(9)外側的不銹鋼板(7)上開設有氫氣入口和氫氣出口，氫氣入口和氫氣出口之間連接氫氣回路；所述陰電極(11)外側的不銹鋼板(7)上開設有惰性氣體入口和惰性氣體出口，惰性氣體入口和惰性氣體出口之間連接惰性氣體回路；所述氫氣回路上設置有氫氣回流泵(1)，所述惰性氣體回路上設置有惰性氣體循環泵(2)。

5.根據權利要求4所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：惰性氣體回路上設有惰性氣體與氫氣分離器(6)，分離出的氫氣經氫氣回流泵(1)重新通入氫氣入口。

6.根據權利要求1所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：

所述的惰性氣體采用氮氣或者氬氣。

7.根據權利要求1所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：所述陰陽電極均采用Pt/C催化電極，陰陽電極的外周分別通過聚四氟乙烯制成的密封墊片(8)包圍。

8.根據權利要求1所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：

所述的陰陽電極包括碳紙與催化劑活性層，將含Pt 40wt％的Pt/C和5wt％的Nafion溶液按照1：1的質量比與足量乙醇經過超聲振動混合均勻得到催化劑混合物，將催化劑混合物貼在碳紙上，在60℃下風干得到催化劑活性層，使催化劑的密度達到24mg/cm²。

9.根據權利要求1所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：

所述的質子交換膜(10)由一個聚苯并咪唑本體浸入在85wt％的磷酸溶液中，室溫下在溶液中保持兩天，隨后取出密封在塑料包中，形成PBI-PA質子交換膜。

10.根據權利要求1所述基于氫離子濃差電池的熱電轉換裝置，其特征在于：將陽電極(9)、質子交換膜(10)、陰電極(11)在1.5Mpa、130℃的環境下按壓形成膜電極。