[發明專利]一種具有主動循環系統的二次燃料電池

有效

• 申請號: 202011632274.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN113764706B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 趙金保;張彥杰;曾靜
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M8/065
• 分類號: H01M8/065;H01M8/04089;H01M8/1231
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發明提供一種具有主動循環系統的二次燃料電池，所述二次燃料電池能夠有效地加熱且能夠重復使用。本發明的二次燃料電池具有：固體電解質體(2)；負極(3)，形成于固體電解質體(2)的一個面；正極(1)，形成于固體電解質體(2)的另一個面上；負極燃料物質體(5)；加熱部(10)，用于將二次燃料電池外殼(4)、固體電解質體(2)和負極燃料物質體(5)加熱維持在預定溫度以上；壓力吸收部(9)，用于吸收二次燃料電池內由產生水蒸氣引起的壓力變動；氣泵(12)，用于促進二次燃料電池內部氣體的循環。

技術領域

本發明涉及一種作為固定用或汽車等移動體用的電源及攜帶用電源而有用的二次燃料電池，尤其涉及一種具有燃料氣體的再生裝置的二次燃料電池。

背景技術

隨著社會的發展，能源匱乏和環境污染問題越來越嚴重，人類對傳統能源的消耗量日益增大，進一步導致環境污染和溫室效應的惡化。開發更加清潔有效的能源利用方式是非常必要的，燃料電池被認為是解決日益嚴重的全球能源危機和環境污染問題的有效的解決方案。它是一種通過電化學反應，將化學能轉化成電能的裝置，有高效率，環境友好以及安全可靠性高等優點。而基于氧離子傳導的固體氧化物燃料電池(SOFC)是目前研究的熱點，它既可以做固定電源，又可以做汽車、電腦、手機等的小型移動電源。

SOFC基本結構單元包括多孔的陰極材料和陽極材料以及致密的電解質。SOFC通常在高溫(600℃)下工作，它的發電效率超過60％，是發電效率最高的燃料電池。

將SOFC與儲氫材料結合起來構成可重復使用的二次燃料電池是拓寬SOFC應用的重要方法。目前的二次燃料電池中，使用金屬及其氧化物對來儲存氫氣，但是由于工作溫度很高，各種儲能的金屬及其氧化物材料容易燒結成大顆粒，導致氣體流通不暢，電池效率因此下降。

在電池內部增加主動循環系統，利用壓強差促進電池內部氣體流動，從而提高金屬整體的利用率，使得電池的放電性能更好，同時也能提高金屬的使用壽命。這是對這種二次燃料電池的一種非常新穎的改進。

雖然專利CN108604689A中也涉及給相似的二次燃料電池外接氣泵的設計，但是上述專利中氣泵的設計是為了促進二次燃料電池中空氣的流動，氣泵與外界空氣相通，使得空氣在電極復合體中強制對流。而本發明氣泵的設計是為了促進二次燃料電池內部氫氣與水蒸氣的流動，從而避免金屬中氣體流通不暢導致的性能下降，不需要氣泵與外界有任何聯通。

發明內容

為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種具有主動循環系統的二次燃料電池。

本發明提供一種具有主動循環系統的二次燃料電池，其具有：氣密性的固體電解質體，傳導氧離子；負極，形成于所述固體電解質體的一個面，且在放電時將還原性氣體氧化為氧化性氣體；正極，形成于所述固體電解質體的另一個面，且在放電時將氧還原為氧離子；負極燃料物質體，與所述氧化性氣體反應而生成所述還原性氣體，且本身成為氧化物；加熱部，用于將所述固體電解質體和所述負極燃料物質體加熱維持在預定溫度以上；壓力吸收部，用于吸收所述二次燃料電池內由產生水蒸氣引起的壓力變動；以及氣泵，用于促進所述二次燃料電池內部氣體的循環。

優選地，所述二次燃料電池外殼為筒狀，所述固體電解質體為圓片狀，所述正極以圓片狀形成于圓片狀的所述固體電解質體的外表面，所述負極以圓片狀形成于圓片狀的所述固體電解質體的內表面，所述負極燃料物質體為圓柱狀，且配置于所述二次燃料電池外殼的內側，所述加熱部為弧形，且配置于所述筒狀的二次燃料電池外殼的外側，所述氣泵配置于所述筒狀的二次燃料電池外殼的外側。

優選地，所述氣泵與氣道相連，氣道包括氣道入口與氣道出口。氣道入口通過連接通道與所述二次燃料電池外殼內部連通，且連接處靠近所述固體電解質體；氣道出口通過連接通道與所述二次燃料電池外殼內部連通，且連接處位于所述二次燃料電池外殼上距離所述固體電解質體最遠的面。

優選地，所述還原性氣體為氫氣。