CN1549370A - 硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构是层叠1个以上由膜－电极总成的两侧上具备流路槽的双极板形成的电池构成，并且用能吸收氢气的氢气储藏合金制造双极板。因此液态的燃料BH4 －接触电池堆的正极向内部流动的时候，气态的H2吸入到氢气储藏合金制造双极板上。所以在发电时，能防止由于氢气增多电池堆内压力变大，不能向电池堆内流畅地供给燃料的现象。

Description

硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构
技术领域
本发明属于关于由外部供给燃料和空气的电化学反应发电的燃料电池，特别是涉及一种具有排除燃料中的氢气来提高燃料电池发电效率的硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构。
背景技术
一般，燃料电池是把燃料内的能量直接转换成电能的装置，关于他的技术已经公开了。这些燃料电池通常把正极和负极设置在高分子电解质的两侧。正极(氧化电极或者燃料极)上进行燃料中的氢的电化学氧化反应，负极(还原电极或者空气极)上进行氧化剂中的氧的电化学还原反应。这时电子移动发电。
供给到这些燃料电池中的氢气是天然气、液化石油气、甲醇、汽油等碳化氢系列燃料在重整器[Reformer]里经过脱磺工程→重整反应→氢气提炼工程提炼，提炼出氢(H2)以气态的形式使用。或者燃料电池中把液态的BH4直接使用做燃料的BFC方式。
BFC方式的燃料电池有如下优点。燃料电池不使用重整器，采用直接向发电装置的正极上供给液态的BH4 -的方式进行重整反应。因此不需要重整器，所以能简化全部系统。
但是使用BH4 -燃料的现有BFC方式燃料电池有如下问题。电池堆的流路里同时存在液态的燃料和气态的H2，所以压力变大。由于压力变大，得加大供给燃料的燃料泵的容量。因此不仅增加制造成本，而且机器的体积也变大。
发明内容
本发明为解决上述技术中存在的技术问题而提供的以硼化合物为燃料的可以排除燃料电池内部气态氢来提高发电效率的燃料电池的电池堆结构。
本发明为解决上述技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构是在把储存在燃料罐中的硼化合物供给到电池堆的正极里、把空气供给到电池堆的负极里，从供给的硼化合物和空气的化学反应中得到电力的燃料电池中，电池堆是由层叠1个以上的、在膜-电极总成的两侧上有具备流路槽的双极板形成的电池构成，其双极板由吸收氢气用氢气储藏合金制成。做为燃料的硼化合物是液态的BH4。
本发明的优点和积极效果是：
本发明的硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构是层叠1个以上由膜-电极总成的两侧上具备流路槽的双极板形成的电池构成，并且用能吸收氢气的氢气储藏合金制造双极板。因此液态的燃料BH4 -接触电池堆的正极向内部流动的时候，气态的H2吸入到氢气储藏合金制造双极板上。所以在发电时，能防止出现由于氢气增多电池堆内压力变大，不能向电池堆内流畅地供给燃料的现象。
附图说明
图1是图示具备本发明的电池堆的硼化合物为燃料的燃料电池的简略结构图。
图2是图示根据本发明的电池堆的单个电池结构的剖面图。
图3是根据本发明的双极板的正面图。
对于图主要部分符号的说明：
10：电池堆、           22：正极、
23：负极、             24：膜-电极总成、
25：双极板、           100：燃料罐。
具体实施方式
参照图中的实施例详细说明本发明的硼化合物为燃料的燃料电池电池堆结构。
图1是图示具备本发明的电池堆的硼化合物为燃料的燃料电池的简略结构图。
如图所示，在产生电力的电池堆(10)的一侧具备储存液态BH4 -的燃料罐(100)，燃料罐(100)和电池堆(10)的正极上连接燃料供给管(30)和燃料回收管(40)，并且燃料供给管(30)上设置抽吸燃料的燃料泵(300)。
在电池堆(10)的负极上连接空气供给管(50)和空气排出管(60)，并且空气供给管(50)上设置抽吸空气的气泵(70)。
电池堆(10)是用产生电化学反应的单个电池形成或者层叠多个单个电池用螺丝组装形成。如图2说示，单个电池由膜-电极总成(24)、双极板(25)、集电板构成(26)(27)构成。膜-电极总成(24)是扩散气体的正极(22)和负极(23)结合在电解质膜(21)的两侧形成。双极板(25)紧贴在膜-电极总成(24)的两侧，并且在正极(22)和负极(23)上形成燃料气体及含氧气体的流路。集电板(26)、(27)设置在双极板(25)的两侧形成正极(22)和负极(23)的集电极。
膜-电极总成(24)的电解质膜(21)是由高分子材料形成的离子交换膜，并且电解质膜传送氢离子的同时防止氧和氢接触。正极(22)和负极(23)是支撑铂(Pt)催化剂层的支撑体，并且多孔性碳化纸或碳化布结合在电解质膜(21)两侧的结构。
双极板是由吸收并储存BH4 -、BO2、2HO2混合液中的气态氢气的氢气储存合金制成，并且双极板的内侧面上有一定深度的多个流路槽(31)。所以BH4 -、BO2、2HO2混合液和空气各自沿着紧贴在正极(22)和负极(23)上形成的流路流动。
集电板(26)、(27)应该是导电性要好、耐蚀性要好、并且不会弱化氢气的金属构成。具体是使用钛、不锈钢、铜等能满足上述要求的任何一个。
说明具备本发明的电池堆结构的燃料电池的作用效果。
操作者如果开启开关，控制部(未图示)根据预先设定的控制程序运作燃料泵(300)，通过燃料供给管(30)向电池堆(10)的正极供给燃料罐(100)里的液态的BH4 -。与此同时控制部运作气泵(70)，通过空气供给管(50)向电池堆(10)的负极(23)供给空气。供给到电池堆(10)里的液态的BH4 -沿着流路槽(31)里的流路流动，并且在膜-电极总成(24)的正极(22)上全面扩散，并进行氢气的电化学氧化。空气沿着含氧气体的流路槽(32)流动，并且在膜-电极总成(24)的负极(23)上全面扩散，并进行氧气的电化学还原。并且这时产生的电子发电。这时产生的电在集电板(26)、(27)上集聚使用成能源。
这时的反应式如下。
    E0＝1.64V
在供给到电池堆(10)里并沿着电池堆(10)内部的流路流动的液态BH4 -中含有气态H2。H2气体被氢气储存合金的双极板(25)吸收，所以能防止出现由电池堆(10)的流路内流动的燃料压力变大的现象。

Claims (2)

1.一种硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构，是在把储存在燃料罐里的硼化合物供给到电池堆的正极里、把空气供给到电池堆的负极里，从供给的硼化合物和空气的化学反应中得到电力的燃料电池中，其特征在于电池堆是由层叠1个以上在膜-电极总成的两侧上具备流路槽的双极板形成的电池构成，其双极板由吸收氢气用氢气储藏合金制成。
2.根据权利要求1所述的硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆结构，其特征在于燃料硼化合物是液态的BH4 -。
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