CN101425598B - 燃料箱和包括该燃料箱的燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
一种燃料箱和包括该燃料箱的燃料电池系统，该燃料电池系统用于通过燃料和氧化剂之间的电化学反应产生电能。该燃料电池系统包括：至少一个氢供应器，用于从燃料产生氢气并通过至少一个气体通道供应氢气；至少一个发电器，用于通过由至少一个氢供应器供应的氢气与氧化剂气体反应而产生电能；至少一个第一疏水多孔膜，在至少一个气体通道上，以及位于第一疏水多孔膜与发电器之间的多孔材料，多孔材料维持在吸收水溶液或酸溶液的状态。在本发明的示范性实施例中，可以有效地消除在金属氢化物化合物的水解反应中与氢气一起产生的诸如纳的碱性材料。因此，根据本发明示范性实施例的燃料电池系统可以在比传统燃料电池系统长的时间中稳定地产生电能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过燃料和氧化剂之间的电化学反应来产生电能的燃料电池系统。本发明更特别涉及一种燃料箱和包括该燃料箱的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池形成用燃料的氧化反应和氧化剂气体的还原反应来产生电能的发电系统。根据使用的燃料类型，燃料电池可以分成聚合物电解质膜燃料电池或者直接氧化膜燃料电池。在聚合物电解质膜燃料电池中，诸如重整器的燃料处理装置将燃料重整(reform)为氢气，该氢气供给到堆(stack)。在直接氧化膜燃料电池中，与在聚合物电解质膜燃料电池中不同，诸如甲醇(而不是氢气)的燃料直接供给到堆。
在燃料电池中，氢气可以通过燃料重整反应产生。氢气也可以通过将金属氢化物化合物(metal hydride compound)水解产生。使用金属氢化物化合物并根据第一传统实施例的燃料电池具有将催化剂加到燃料溶液中的结构，其中燃料溶液是金属氢化物化合物和水的混合物。使用金属氢化物化合物并根据第二传统实施例的燃料电池具有金属氢化物化合物和水供给到存储有催化剂的反应容器中的结构。使用金属氢化物化合物并根据第三传统实施例的燃料电池具有将催化剂溶液供给到存储有金属氢化物化合物的反应容器中的结构。
包括硼氢化钠(NaBH4)的燃料可以用于使用金属氢化物化合物的燃料电池。在硼氢化钠(NaBH4)的水解反应中，产生诸如纳的碱性材料、以及氢气。如果诸如纳的碱性材料与氢气一起供给燃料电池堆，则产生的电能的输出电压退化，如图8所示。参考图8，燃料电池输出电压的退化随着诸如纳的碱性材料的量的增加而增大。另外，随着时间的流逝，该退化更加恶化。这是因为诸如纳的碱性材料粘附到设置在堆中的诸如Nafion的聚合物电解质膜上，并避免(或阻挡)氢气和氧化剂气体之间的电化学反应。
因此，在使用金属氢化物化合物的传统燃料电池中，进行了消除与氢气一起产生的诸如纳的碱性材料的研究。
在日本日本专利公开案第05-137979号中，设置氢隔离器(separator)以消除诸如纳的碱性材料。氢隔离器由Pd片或Pd合金片形成。然而，由于Pd金属是昂贵的，难于将使用Pd片或Pd合金片的燃料电池商业化。
在日本专利公开案第No.2006-314944号中，设置聚酰亚胺膜作为氢隔离器以消除与氢气一起产生的诸如纳的碱性材料。然而，聚酰亚胺膜对于诸如碱性溶液的化学试剂在化学上和/或结构上是弱的，并且聚酰亚胺膜的氢隔离速度低。
本背景部分中披露的以上信息仅是为了增进对本发明背景的理解，因此其可能包含并不形成对于本国的本领域技术人员来说是已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明实施例的一方面提出一种燃料箱和包括该燃料箱的燃料电池系统，以有效地消除水解反应中与氢气一起产生的诸如纳的碱性材料。
根据本发明示范性实施例的燃料电池包括至少一个氢供应器、至少一个发电器(或发电单元)和至少一个疏水多孔膜。至少一个氢供应器是用于从燃料产生氢气并通过至少一个气体通道供应氢气。至少一个发电器是用于通过由至少一个氢供应器供应的氢气与氧化剂气体反应而产生电能。至少一个疏水多孔膜位于至少一个气体通道上。
至少一个疏水多孔膜可以包括第一疏水多孔膜，以及设置在第一疏水多孔膜和至少一个发电器之间的第二疏水多孔膜。第一疏水多孔膜的孔的尺寸可以大于第二疏水多孔膜的孔的尺寸。
第一疏水多孔膜的孔的平均直径可以为大约0.1μm到大约0.5μm，而第二疏水多孔膜的孔的平均直径可以为大约0.1μm到大约0.2μm。
燃料可以是金属氢化物化合物，而氢供应器可以通过金属氢化物化合物的水解反应产生氢气。
金属氢化物化合物可以是硼氢化钠(NaBH4)。
至少一个燃料供应器可以包括至少一个燃料箱，用于产生氢气并通过至少一个燃料箱的至少一个气体出口排放氢气，并且至少一个疏水多孔膜可以设置在连接至少一个气体通道的至少一个燃料箱的至少一个出口上。
根据本发明示范性实施例的燃料电池的燃料箱包括至少一个箱体、至少一个反应空间、至少一个气体出口和至少一个疏水多孔膜。至少一个反应空间提供在至少一个箱体中并用于通过燃料和溶液之间的水解反应产生氢气。至少一个气体出口形成在至少一个箱体上，并且氢气通过至少一个气体出口排放。至少一个疏水多孔膜设置在至少一个气体出口上。
至少一个气体出口可以设置在至少一个反应空间的上部。
至少一个疏水多孔膜可以包括设置在至少一个气体出口内侧的第一疏水多孔膜，以及设置在至少一个气体出口外侧的第二疏水多孔膜。
水溶液或酸溶液可以填充在第一疏水多孔膜和第二疏水多孔膜之间的排放空间中。
用于吸收水溶液或酸溶液的多孔材料可以设置在第一疏水多孔膜和第二疏水多孔膜之间的排放空间中。
在根据本发明示范性实施例的燃料电池系统中，在水解反应中与氢气一起产生的诸如纳的碱性材料可以被有效地消除。因此，根据本发明示范性实施例的燃料电池系统可以在比传统燃料电池系统长的时间中稳定地产生电能。
附图说明
图1是根据本发明示范性实施例的燃料电池系统的示意图；
图2是图1所示的燃料箱的透视示意图；
图3是省略了一些元件的图2所示的燃料箱内部的透视示意图；
图4是状态为第一和第二疏水多孔膜设置在图3所示的燃料箱的气体出口上的燃料箱的透视示意图；
图5是省略了图4所示的第二疏水多孔膜的燃料箱的透视示意图；
图6是状态为水溶性多孔材料设置在图5所示的气体出口的排放空间中的燃料箱的透视示意图；
图7是示出根据本发明示范性实施例的燃料电池中产生电能的结果的图表；
图8是示出传统燃料电池系统中钠的效应的图表。
具体实施方式
下面参考示出本发明示范性实施例的附图来更加完整地描述本发明。本领域技术人员会理解，所描述的实施例可以各种不同方式加以修改而都不脱离本发明的精神和范围。
图1是根据本发明示范性实施例的燃料电池系统的示意图。
如图1所示，本示范性实施例的燃料电池系统通过金属氢化物化合物的水解反应从燃料产生氢气，并通过氢气与氧化剂气体反应产生电能。特别地，本示范性实施例的燃料电池系统的结构使得可以消除在金属氢化物化合物的水解反应中与氢气一起产生的诸如纳的碱性材料。由于以上原因，本示范性实施例的燃料电池系统具有以下结构。
发电单元(或发电器)10通过将氢气与氧化剂气体反应产生电能。发电单元10包括一个或多个单胞(unit cell)，单胞是引起氢气和氧化剂气体之间的电化学反应的最小单元。每个单胞包括膜电极组件(MEA)和设置在膜电极组件任一侧的隔离器。发电单元10具有其中彼此连续堆叠多个单胞的堆叠结构。这里，单胞的该堆叠结构可以称为堆。
氧化剂供应器20连接到发电单元10并将诸如空气的氧化剂气体供给发电单元10。氧化剂供应器20可以是空气泵。然而，在一个实施例中，由于发电单元10可以直接使用外部空气，则不必包括氧化剂供应器20。
氢供应器30从燃料产生氢气，并通过气体通道将氢气供给发电单元10。
氢供应器30包括燃料箱100。燃料箱100将在之后参考图2更加详细地描述。
氢供应器30可以进一步包括泵35。然而，在根据燃料电池系统实施例的氢供应器30中可以不包括泵。即，在一个实施例中，氢气可以不通过泵而从燃料箱100流入发电单元10。
这里，气体通道40可以是任何适当的通道，以提供燃料箱100中产生的氢气和副产物。在示范性实施例中，气体通道40将燃料箱100连接到发电单元10。
在图1的示范性实施例中，至少一个疏水多孔膜设置在气体通道40上，这样，当氢气被供给到发电单元10时，氢气经过所述至少一个疏水多孔膜。在图1的示范性实施例中，所述至少一个疏水多孔膜顺次沿着气体的传播方向设置在气体通道40上。这里，疏水多孔膜是其特征在于不吸收水并不溶于水的薄膜。疏水多孔膜分离液体和气体，并具有多个孔，孔具有设定(或预定)尺寸以选择性地通过尺寸小于多个孔的设定(或预定)尺寸的气体。因此，疏水多孔膜分离液体和气体，并通过其孔尺寸来选择性地阻挡包括在蒸汽中的碱性材料。在本示范性实施例中，疏水多孔膜可以设置在连接气体通道40的燃料箱的出口上。这将在以下参考图2到6来更加完整地描述。
图2是图1所示的燃料箱100的透视示意图。
如图2所示，燃料箱100的箱体110具有基本为六面体的形状，并且用于排放氢气到气体通道40的气体出口120设置在箱体110的上部。
图3是省略了一些元件的图2所示的燃料箱100内部的透视示意图。
如图3所示，在箱体110中提供具有设定(或预定)容积的反应空间112。在燃料箱100的反应空间112中，金属氢化物化合物和催化剂溶液机械和/或物理接触。随后，通过金属氢化物化合物的水解反应产生氢气。
用在本示范性实施例中的金属氢化物化合物可以包括硼氢化钠(NaBH4)作为主要成分。在金属氢化物化合物和催化剂溶液之间的化学反应中，产生氢气、包括水的蒸汽、包括诸如纳的碱性材料的蒸汽以及其他材料。在本示范性实施例中，所述至少一个疏水多孔膜设置在燃料箱100的气体出口120上，以消除(或阻挡)蒸汽的碱性材料。
图4是状态为第一和第二疏水多孔膜130设置在图3所示的燃料箱100的气体出口120上的燃料箱的透视示意图。
如图4所示，气体出口120在反应空间112的上部向外侧突出，并从气体和液体的混合物中收集气体。在示范性实施例中，作为所述至少一个疏水多孔膜，第一和第二疏水多孔膜130和140设置在气体出口120上。在本发明的一个实施例中，第一疏水多孔膜130设置在气体出口120的内侧，而第二疏水多孔膜140设置在气体出口120的外侧。当从气体通道40中观察时，第二疏水多孔膜140位于第一疏水多孔膜130和发电单元10(参考图1)之间。
第一疏水多孔膜130分离反应空间112中产生的气体和液体，并阻挡蒸汽的碱性材料。只有氢气和一些包括水的蒸汽可以被选择(或过滤)并供应到发电单元10。选择(或过滤)的标准依赖于第一疏水多孔膜130的孔的尺寸。第一疏水多孔膜130的孔的平均直径为大约0.1μm到大约0.5μm。在一个实施例中，如果第一疏水多孔膜130的孔的平均直径小于0.1μm，则分离气体和液体的速度低，且氢气不能恰当地供应到发电单元10。在另一实施例中，如果第一疏水多孔膜130的孔的平均直径大于0.5μm，则阻挡蒸汽的碱性材料的能力显著退化。
第二疏水多孔膜140选择性地阻挡蒸汽的碱性材料。第二疏水多孔膜140的孔的尺寸小于第一疏水多孔膜130的孔的尺寸。因此，即使少量的碱性材料通过了第一疏水多孔膜130，第二疏水多孔膜140也可以该少量的碱性材料。在本发明的一个实施例中，第二疏水多孔膜140的孔的平均直径为大约0.1μm到大约0.2μm。在此条件下，能够以更为有效的方式阻挡该少量的碱性材料。
图5是省略了图4所示的第二疏水多孔膜140的燃料箱100的透视示意图。水溶液或酸溶液填充在第一疏水多孔膜130和第二疏水多孔膜140之间的排放空间122中。
如上所述，一些碱性材料可能通过第一疏水多孔膜130，即使其量很小。水溶液或酸溶液溶解蒸汽的碱性材料，从而避免(或阻挡)碱性材料供应到发电单元10。而且，由于第一疏水多孔膜130的表面覆盖有水溶液或酸溶液，碱性材料也不能通过第一疏水多孔膜130。第二疏水多孔膜140避免(或阻挡)水溶液或酸溶液供应到发电单元10。
图6是状态为水溶性(water-soluble)多孔材料设置在图5所示的气体出口120的排放空间中的燃料箱100的透视示意图。
如图6所示，吸收水溶液或酸溶液的多孔材料150设置在气体出口120的排放空间122中。多孔材料150维持在吸收状态，类似海绵，并且其上形成具有设定(或预定)平均直径(例如5μm)的多个孔。多孔材料150位于第一疏水多孔膜130之后，并且溶解(dissolve)已经通过第一疏水多孔膜130的碱性材料。因此，多孔材料150避免(或阻挡)诸如纳的碱性材料供应到发电单元10。由于多孔材料150设置的状态为溶液在其中溶解，不必包括第二疏水多孔膜140。
图7是示出根据本发明示范性实施例的燃料电池中产生电能的结果的图表。
本示范性实施例的燃料电池系统要在如下条件下实验。用作燃料的金属氢化物化合物和催化剂溶液的混合物包括20％重量的硼氢化钠(NaBH4)、1％重量的氢氧化钠、1％重量的乙二醇和78％重量的水(H2O)。第一疏水多孔膜(例如，第一疏水多孔膜130)和第二疏水多孔膜(例如，第二疏水多孔膜140)顺次设置在燃料箱的气体出口中。第一疏水多孔膜的孔的平均直径为0.2μm，而第二疏水多孔膜的孔的平均直径为0.1μm。
测量由本示范性实施例的燃料电池系统产生的电能的输出功率、电压和电流并示于图7中。参考图7，随着时间的流逝，在本示范性实施例的燃料电池系统中，输出功率、电压和电流基本均匀而没有大的变化。即，可以看出该燃料电池系统可以稳定地产生电能，而不像传统的燃料电池系统。根据实验结果，可以预期可以有效地消除本示范性实施例的燃料电池系统中的诸如纳的碱性材料。
尽管关于目前认为是实际的示范性实施例而对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，正相反，其试图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等价布置。
Claims (14)
1.一种燃料电池系统，包括：
至少一个氢供应器，用于从燃料产生氢气并通过至少一个气体通道供应所述氢气；
至少一个发电器，用于通过由所述至少一个氢供应器供应的所述氢气与氧化剂气体反应而产生电能；
至少一个第一疏水多孔膜，在所述至少一个气体通道上，以及
位于所述第一疏水多孔膜之后的多孔材料，所述多孔材料维持在吸收水溶液或酸溶液的状态，
所述至少一个氢供应器包括至少一个燃料箱，用于产生所述氢气并通过所述至少一个燃料箱的至少一个气体出口排放所述氢气，并且
所述至少一个第一疏水多孔膜在连接所述至少一个气体通道的所述至少一个燃料箱的所述至少一个气体出口上。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中还包括
在所述多孔材料和所述发电器之间的第二疏水多孔膜，并且
所述第一疏水多孔膜的孔的尺寸大于所述第二疏水多孔膜的孔的尺寸。
3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中
所述第一疏水多孔膜的孔的平均直径为0.1μm到0.5μm。
4.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中
所述第二疏水多孔膜的孔的平均直径为0.1μm到0.2μm。
5.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中
所述燃料包括金属氢化物化合物，并且
所述至少一个氢供应器通过所述金属氢化物化合物的水解反应产生所述氢气。
6.如权利要求5所述的燃料电池系统，其中
所述金属氢化物化合物包括硼氢化钠(NaBH4)。
7.一种燃料箱，提供用于燃料电池系统的电化学反应的氢气，包括：
至少一个箱体；
至少一个反应空间，在所述至少一个箱体中并用于通过燃料和溶液之间的水解反应产生氢气；
至少一个气体出口，在所述至少一个箱体上，通过所述气体出口排放所述氢气；
至少一个第一疏水多孔膜，在所述至少一个气体出口上，以及
位于所述第一疏水多孔膜之后的多孔材料，从所述至少一个气体出口排放的气体先经过所述第一疏水多孔膜，再经过所述多孔材料，所述多孔材料维持在吸收水溶液或酸溶液的状态。
8.如权利要求7所述的燃料箱，其中
所述至少一个气体出口在所述至少一个反应空间的上部。
9.如权利要求7所述的燃料箱，其中
所述至少一个第一疏水多孔膜形成在所述至少一个气体出口内侧，所述燃料箱还包括位于所述多孔材料之后并在所述至少一个气体出口外侧的第二疏水多孔膜。
10.如权利要求9所述的燃料箱，其中
所述第一疏水多孔膜的孔的尺寸大于所述第二疏水多孔膜的孔的尺寸。
11.如权利要求9所述的燃料箱，其中
所述第一疏水多孔膜的孔的平均直径为0.1μm到0.5μm。
12.如权利要求9所述的燃料箱，其中
所述第二疏水多孔膜的孔的平均直径为0.1μm到0.2μm。
13.如权利要求7所述的燃料箱，其中
所述燃料包括金属氢化物化合物。
14.如权利要求13所述的燃料箱，其中
所述金属氢化物化合物包括硼氢化钠(NaBH4)。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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