CN1604372A - 液体燃料混合装置及采用它的直接液体给料燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液体燃料混合装置及具有它的直接液体燃料电池。所述液体燃料混合装置包括液体燃料储罐和水储罐，以及将液体燃料储罐供给的液体燃料与水储罐供给的液体混合的液体燃料混合器，所述液体燃料混合器定位于与所述液体燃料储罐中的液体燃料接触的位置。该液体燃料混合器包括液体通过它而从水储罐中流出的水通道，及液体燃料渗透膜，所述液体燃料渗透膜允许液体燃料从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入液体燃料储罐。

Description

液体燃料混合装置及采用它的直接液体给料燃料电池
                           技术领域
本发明涉及液体燃料混合器及采用它的直接液体燃料电池，更具体地，本发明涉及具有渗透膜的液体燃料混合器及采用它的直接液体燃料电池，其中所述渗透膜允许液体燃料通过微孔渗透到水或稀的液体燃料中。
                           背景技术
直接液体燃料电池是通过有机燃料(如甲醇或乙醇)与氧化剂(即氧气)的电化学反应而发电的装置。由于燃料(即甲醇)直接给料于电池，所以直接液体燃料电池具有若干优点：其具有高浓量密度和高功率密度，无需外为设备(如转化器)，且燃料储存和供给容易。
如图1所示，直接液体燃料电池包括阳极2，阴极3，及介于电极2与3之间的电解液膜1。阳极2和阴极3分别包括用于提供和扩散燃料的扩散层22和32，用于燃料和氧气的氧化和还原反应的催化剂层21和31，及电极支撑体23和33。用于电极反应的催化剂由具有优异低温催化特性的贵金属即铂构成。然而，为了避免因反应副产物(即CO)而导致的催化剂中毒，采用包含选自钌、铑、锇或镍的过渡金属的合金催化剂。采用易于提供燃料和消除反应产物的防湿碳纸或碳布作为电极支撑体。电解液膜可以是厚度为50～200μm的聚合物膜。
直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种直接液体燃料电池。可以使用质子交换膜作为电解液膜。DMFC的电化学反应包括燃料被氧化的阳极反应，及氧化剂被还原的阴极反应。
各反应可以描述如下：
[反应1]
    (阳极反应)
[反应2]
       (阴极反应)
[反应3]
           (总反应)
在发生氧化反应(反应1)的阳极2，产生一个二氧化碳，六个氢离子，及六个电子。所产生的氢离子通过质子交换膜1迁移至阴极3。在发生还原反应(反应2)的阴极3，通过氢离子、通过外电路传递过来的电子及氧气间的还原反应生成水。因此，甲醇与氧气间的电化学反应(反应3)的结果是生成水和二氧化碳。
单个DMFC电池的理论电压输出为大约1.2V。然而，在室温和大气压下的开路电压却低于1V，这是因为活化超电势和阻抗超电势所导致的压降。事实上，实际的工作电压为0.4～0.6V。因此，为了获得更高的电压，需要将多个单个的电池串联。
通过以电串联的方式堆叠若干个单个的电池可以形成电池组。相邻的单个电池通过插入其间的导电性双极板4而彼此电连接。
双极板4可以由机械强度高、导电性高、机械加工性能良好的石墨块构成。也可以使用含金属或聚合物的复合材料块作为双极板4。
独立提供燃料和空气的流道(flow channel)形成于双极板的两面。置于电池组内的双极板一面具有通过燃料的通道反面具有提供空气的通道，置于电池组最上面和最下面的双极板(更准地应为单极板，因为只有一面工作)具有提供燃料或空气的通道。
一般地，提供燃料或空气的流道91，以串联和并联或蛇形的方式形成于导电板9的整个表面，以便使空气或燃料流动。在图2在，流道91具有蛇形，标记号91a为燃料或空气的入口，标记号91b为燃料或空气的出口。
向燃料电池或燃料电池组提供燃料的燃料供给系统储存液体燃料的燃料储罐，将液体燃料从燃料储罐传送至燃料电池或燃料电池组的燃料泵，提供氧化剂即空气的压缩机或空气泵。
由于甲醇与水根据上述反应方程式(反应1)理论上以1∶1(摩尔比)进行反应，所以可以使用1摩尔甲醇(大约64％重量)与1摩尔水的混合物。然而，如果甲醇浓度太高，例如甲醇∶水＝1∶1，则甲醇跨越电解液膜，进而降低燃料电池的效率。因此，一般采用2～5M(6～16％重量)的低浓度甲醇。另一方面，如果甲醇浓度太低，这意味着甲醇的比例在给定的体积中太低，则能量输出即发电太小。为了获得较高的能量输出，需要通过燃料泵向电池组提供大量的燃料。
图3是DMFC的典型常规混合燃料循环系统的示意图，其示出了燃料混合物的供给和回收。参照图3，用于还原反应的空气提供给燃料电池组4的阴极，未在阴极反应的空气排到大气中。液体燃料，即甲醇与水的混合物自混合的燃料储罐5，泵送至燃料电池组4中的阳极，且未反应的燃料通过燃料泵6循环至混合的燃料储罐5。
在这种燃料循环系统中，电化学反应消耗了液体燃料中的甲醇，从而稀释燃料电池组和混合燃料储罐中液体燃料的甲醇浓度。因此，混合液体燃料中水含量增加，甲醇含量降低，这导致发电效率逐步降低。此外，采用图3所示的稀释液体燃料的DMFC系统的缺点是难于长时间工作，因为混合燃料的储存容量受到燃料储存的限制，且混合燃料储罐中的甲醇浓度会随着工作的继续而变稀。
作为该问题的解决方案，US 6303244提出并公开了一种方法，其中混合燃料在从单独的储器中取得甲醇和水的燃料混合器中混合之后再提供给燃料电池组。
图4是DMFC系统的另一常规混合燃料回路的示意图，其具有与水储器分立的甲醇储器。
参照图4，用于还原反应空气提供给燃料电池组4中的阴极，未在阴极反应的空气排到大气中，作为电化学反应副产物而生成的水回收到水储器6中。高浓度的甲醇或纯甲醇贮存在甲醇储器7中。
液体燃料(即甲醇和水)分别贮存在储器6和7中，并通过各自的泵P由独立的储器6和7泵送至燃料混合器8中，然后将混合的燃料提供给电池组4的阳极。
该系统的优点是水储器的体积大大地降低，因为甲醇和水独立地贮存，而且可以长时间地运行，因为甲醇的储存体积可以增加。然而，该系统仍然存在需要额外的燃料混合器以混合单独储存的甲醇和水的缺点。此外，该系统的另一缺点在于，由于混合燃料通过提供和回收而循环，所以从水中分离甲醇不能实用。混合燃料在图3所示的系统中应以混合状态循环，因而具有与混合燃料循环相同的缺点。
同时，US 6306285中公开了利用甲醇传感器，通过测量燃料混合器中甲醇浓度而控制水与甲醇比例的系统。
然而，产生数百瓦以上的中等或大型燃料电池系统可以使用甲醇传感器，而对于小型燃料电池系统而言，因为系统重量和体积的增加，几乎不能采用甲醇传感器。
                           发明内容
本发明提供一种液体燃料混合装置，用于混合(循环液体燃料)水和高浓度的液体燃料，而不采用额外的甲醇传感器，以及采用它的直接液体燃料电池。
本发明还提供直接液体燃料电池，其与常规的燃料电池相比，可以相等体积的燃料工作更长的时间。
根据本发明的示例性实施方案，提供一种液体燃料混合装置，以将要提供给直接液体燃料电池的液体燃料与水混合，其包括液体燃料储罐和水储罐，及定位于与液体燃料储罐中的液体燃料相接触的位置的液体燃料混合器，该液体燃料混合器将自液体燃料储罐提供的液体燃料与自水储罐提供的液体混合，其中该液体燃料混合器包括液体自水储罐经过它而流出的水通道，及介于水通道与液体燃料储罐中的液体燃料之间的液体燃料渗透膜，该渗透膜允许液体燃料从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入燃料储罐。
根据本发明的示例性实施方案，水通道形成于液体燃料储罐的底部。
优选液体燃料混合装置进一步包括介于渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间的芯吸膜。
优选水通道垂直地形成于液体燃料储罐的内侧。
液体燃料混合装置还包括具有预定斜率的倾斜板，其位于液体燃料储罐的液体燃料储存区域的底部。
优选水通道包括蛇形的流道。
优选液体燃料储罐和水储罐分别包括过滤器，以阻止灰尘及其它污染物进入其中。
液体燃料混合装置还包括与水通道出口相连的进料泵。
根据本发明的另一示例性实施方案，提供一种包括膜电极组件(MEA)的直接液体燃料电池，膜电极组件(MEA)包括第一面具有阳极、第二面具有阴极的电解液膜，与MEA的阳极接触并具有将液体燃料提供给阳极流道的第一导电板，将空气提供给阴极的第二导电板，液体燃料储罐和水储罐，及定位于与液体燃料储罐中的液体燃料相接触的位置的液体燃料混合器，其将自液体燃料储罐中提供的液体燃料与自水储罐中提供的液体混合，然后将液体燃料与水的混合物提供给流道，其中液体燃料混合器包括液体通过它而从水储罐中流出的水通道，介于水通道与液体燃料储罐中的液体燃料之间的液体燃料渗透膜，该渗透膜允许液体燃料通过浓差从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入燃料储罐。
优选流道，水储罐，及液体燃料混合器连接到循环管路上，通过该循环管路循环液体燃料，且流经第二导电板的空气和水回收至水储罐。
根据本发明的又一示例性实施方案，提供一种包括具有至少两个膜电极组件(MEA)的燃料电池组的直接液体燃料电池，其中每个MEA包括第一面具有阳极、第二面具有阴极的电解液膜，至少一个介于电池组之间、与相邻MEA的阳极接触并与不同MEA的阴极接触的导电性中间板(inter plate)，分别置于燃料电池组最上和最下部并于所面对的MEA相接触的导电性端板(end plate)，燃料流经的形成于与各电极接触的板的内表面的流道，多个垂直于板穿凿的燃料入口/出口孔，每个孔构成燃料提供和收回并与相应流道相通，液体燃料储罐和水储罐，及定位于与液体燃料储罐中的液体燃料相接触的位置的液体燃料混合器，其将自液体燃料储罐提供的液体燃料与自水储罐提供的液体混合，然后通过燃料入口/出口孔将液体燃料与水的混合物提供给流道，其中液体燃料混合器包括液体通过它而从水储罐中流出的水通道，介于水通道与液体燃料储罐中的液体燃料之间的液体燃料渗透膜，该渗透膜允许液体燃料从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入燃料储罐。
此外，优选与阳极相连的燃料入口/出口孔，水储罐，及液体燃料混合器连接到液体燃料循环管路中，且流经与阴极相连的燃料入口/出口孔的空气和水回收至水储罐。
                          附图说明
图1是常规直接液体燃料电池的截面图；
图2是将燃料提供给常规直接液体燃料电池的导电板的平面图；
图3是常规直接液体燃料电池系统的构造的示意图；
图4是另一常规直接液体燃料电池系统的构造的示意图；
图5是根据本发明实施方案的DMFC系统的示意图；
图6是图5所示甲醇混合器的截面图；
图7是具有本发明之燃料混合装置的燃料电池组的截面图；
图8是根据本发明第二实施方案的DMFC系统的构造的示意图；
图9是图8所示甲醇混合器的截面图；
图10至12是根据本发明第二实施方案用于混合甲醇和水的燃料混合器的照片；
图13是采用2M甲醇及通过本发明的燃料混合器混合的液体甲醇的燃料电池组性能变化的曲线图；及
图14是渗透到图12的水通道中的甲醇渗透通量相对于水流速而变化的曲线图。
                            具体实施方式
下文中，将参照附图更详细地说明根据本发明优选实施方案的液体燃料混合装置及采用它的直接液体燃料电池。
图5是根据本发明实施方案的DMFC系统的示意图，图6是图5之甲醇混合器的截面图。
参照图6，供水流过的水通道215形成于储存纯净甲醇的甲醇储罐210的底部，与流经水通道的水接触的渗透膜214置于水通道215上。渗透膜由E.I.DuPont有限公司制造的NAFION TH或者UF膜(超滤膜)制成。具有预定厚度的芯吸膜如多孔海绵212，置于渗透膜214上，甲醇储存在海绵212的上面。
水通道215呈图2所示的蛇形。
贮存于甲醇储罐210中的甲醇容易流过渗透膜214，因为它的表面张力低，但是水不能流过渗透膜214，因为它的表面张力高。
如果将预定量的水提供给水通道215的末端，则水与通过渗透膜214的甲醇一起流经水通道215。换言之，水通道215，渗透膜214，及置于甲醇之下的多孔海绵212构成燃料混合器211。
参照图5，其中示出了将空气和液体燃料(甲醇)提供给MEA的构造的常规燃料电池系统的构造示意图。该MEA为一面具有阳极120、另一面具有阴极130的电解液膜110。
当水流经图6的水通道215时，本发明的液体燃料(即甲醇)与水在位于燃料储罐210底部的燃料混合器211中混合，并通过循环管路218，将混合燃料提供给与直接给料燃料电池100的阳极120相邻的液体燃料供应室140。空气通过空气压缩机230或空气泵经过与阴极130相邻的空气供应室150提供给阴极130。
液体燃料供应室140和空气供应室150置于形成于导电板(即双极板)上的流道上。经过液体燃料供应室140的过量的液体燃料流经循环管路218。
进料泵216位于循环管路218。甲醇与水的混合物靠进料泵216循环于循环管路218中，然后混合物中的甲醇浓度随循环的进行而逐步增加。在来自空气供应室150的副产物中，水被回收并直接流向循环管路218或者通过产物排放管路231流向水储罐220。在图5中，为了便于理解，排放管路231连接在循环管路218上。
在根据本发明的燃料供给装置中，纯净或高浓度的液体燃料如甲醇贮存在液体燃料储罐210中，且甲醇通过循环管路218循环。同时，水储罐220的体积可以比燃料储罐210小。这是因为大量在阴极产生的水被回收并用于阳极，而不是从系统之外提供全部量所需的水。因此，相对于水储罐220中的水量，可以贮存大量的甲醇，进而使直接给料燃料电池能够长时间运行。给料于阳极的混合燃料中的甲醇浓度，可以通过控制流经循环管路的流速，即控制进料泵的进料量来调整。
尽管本发明的前述实施方案所描述的是具有MEA的液体燃料电池，但是本发明同样可以应用于具有多个MEA的燃料电池组系统。
图7是采用本发明之燃料混合装置的燃料电池组的构造的示意图。
参照图7，燃料电池组包括多个MEA。每个MEA包括一面具有阳极120另一面具有阴极130的电解液膜110。导电板160(即导电性双极板)置于各MEA之间。导电性端板161和162置于燃料电池组的最上和最下部。导电性端板162和162实际上具有与双极板160相同的结构，只是它们仅在与MEA接触的表面上具有流道。换言之，最上面的端板161的内表面与液体燃料流道143接触，最下面的端板162的内表面与空气流道153接触。集电体171和172置于导电性端板161和162的外表面。
MEA，置于各MEA之间的双极板160，及最上面和最下面的端板161和162利用端板181和182固定。多个燃料入口和出口孔145和155，通过它们提供混合液体燃料或空气，沿垂直于燃料电池组的方向形成。流经各自的流道143和153之后，未反应的燃料(即液体燃料)，或者空气及电化学反应的副产物(即水和二氧化碳)通过各自的燃料入口和出口孔(未示出)排出。在图7中，仅给出混合燃料的燃料入口和出口孔145，及空气的燃料入口和出口孔155。可以使用阻色流体的密封垫141，以便形成适宜的流道。由于采用密封垫141的流道在本领域中是公知的，所以省略了有关它的说明。
图5和6中所示的循环管路218及排放管路231可与燃料电池组的燃料入口145和出口孔155相连。
图8是根据本发明第二实施方案的DMFC构造的示意图，图9是图8中所示甲醇混合器的截面图。对于图8和9中相同的部件使用与第一实施方案相同的标记号。
参照图9，供水流动的水通道315形成于贮存纯净甲醇的甲醇燃料储罐310的内侧。由DuPont有限公司制造的NAFION TH或UF膜(超滤膜)制成的渗透膜314形成于水通道315上。由多孔海绵312制成的具有预定厚度的芯吸膜形成于渗透膜314上，且纯净甲醇贮存在多孔海绵312上。
水通道315形成图2所示的蛇形。
贮存于甲醇燃料储罐310中的纯净甲醇容易通过渗透膜314，因为它的表面张力低，而水去不能通过渗透膜314，因为它的表面张力高。
如果将预定量的水提供给水通道315的末端，则水在流经水通道315的同时就与透过渗透膜314的甲醇混合。换言之，水通道315，渗透膜314，及置于甲醇之下的多孔海绵312构成混合甲醇和水的燃料混合器311。
标记号319是指置于甲醇燃料储罐310中的倾斜板，其可以提高甲醇使用的效率。
参照图8，通过进料泵216从水储罐泵出的水流经图9的水通道315。贮存于甲醇燃料储罐310中的甲醇吸收在多孔海绵312中，且多孔海绵312中的甲醇经过渗透膜314流入水通道315。部分与水混合的甲醇在阳极通过液体燃料供应室140被吸收，且未反应的稀释甲醇通过循环管路218返回水储罐220。
另一方面，通过空气压缩机230将压缩空气经过空气供应室150提供给阴极130，并通过排放管路231和循环管路218将在阴极130产生的水回收至水储罐220中。
在具有根据本发明第二实施方案的燃料混合器的燃料电池系统中，回收的水包含甲醇。因此，循环重复的次数越多，返回水通道315的水中甲醇浓度越高。然而，随着甲醇燃料储罐310中的甲醇的消耗，与渗透膜接触的甲醇的浓度降低。因此，通过多孔海绵312流入水通道315的甲醇的量降低。反过来，由于返回水通道315的水中的甲醇浓度增加，所以透过渗透膜314的纯净甲醇的量降低。因此，流经水通道315的水中的总甲醇浓度可以保持始终如一的水平。
图10至图12是根据本发明第二实施方案的燃料混合器的照片。
参照图10，水储罐220位于照片的左侧，甲醇燃料储罐310位于照片的右侧。阻止灰尘进入储罐的过滤器220a和310a分别形成于储罐220和310的上部。此外，倾斜板319形成于甲醇燃料储罐310的底部。该倾斜板319如此安装，使得接近于渗透膜314的一端比远离渗透膜的另一端具有更低的标高(elevation)。在甲醇燃料储罐310中使用倾斜板319可以提高燃料使用的效率。
参照图11，两个管接头形成于水储罐220的上部。第一个管接头221与经过阳极120的循环管路218相连。经过阳极120并通过循环管路218流动的液体包含稀释的甲醇和二氧化碳(CO2)。当通过第一个管接头221的甲醇和二氧化碳触壁时，甲醇返回水储罐220，而二氧化碳则通过放空孔221a放空。第一个管接头221和放空孔221a构成二氧化碳(CO2)分离器。
第二个管接头222与排放管路231相连，所述排放管路231连自阴极130。在管路231中存在水和空气。通过第二个管接头222的空气和水触及水和空气的分离壁时，水返回至水储罐220，空气则通过形成于水储罐220上部的放空孔222a放空。
图12是水通道315的照片。第三个管接头318与进料泵216的抽吸侧相连。
当进料泵216工作时，水储罐220中的流体自形成于水储罐220下部的水通道入口317向上流动，并继续流过蛇形的流道315，到达第三个管接头318。此时，甲醇通过渗透膜314流入流经水通道315的水中。
图13是采用2M甲醇和通过本发明的燃料混合器混合的甲醇的燃料电池组性能变化的曲线图。
参照图13，在恒压下，当甲醇以2M的浓度提供时，恒压电流密度随时间是稳定的。当提供通过本发明的燃料混合器混合的混合燃料时，恒压电流密度随施加也是稳定的，即使不采用甲醇传感器也是如此。
表1总结了通过与第三个管接头相连的进料泵控制流速，且图12所示的渗透膜的表面积为3.7cm2时，测量通过渗透膜的甲醇量的试验结果，且图14是表1中的数据的曲线图。
                         [表1]
  流速(cc/分钟)     45     36     88
  通量(g/cm2·分钟)     0.038     0.070     0.037
参照图14和表1可以看出，通过渗透膜的甲醇的通量随着提供给燃料供应室的水的流速而线性地变化。因此，可以通过调节水通道中的液体流速来控制甲醇的流速。该事实可用于控制流经水通道中的液体中的甲醇浓度，并且特别适于本发明的第一实施方案。
根据本发明的前述说明，可以使水储罐中水体积保持一定的水平，如果水的循环效率保持在30％以上，因为根据反应3，1摩尔的甲醇(大约40cm3)产生2摩尔(大约36cm3)的水。因此，以相同体积的燃料(甲醇+水)，可以实现比现有技术高的能量效率(甲醇的数量)，因为该燃料电池系统可以最小量的水工作。
与气体燃料相比，采用液体燃料的直接液体燃料电池库有容易操控和以相同体积的燃料获得更大能量的优点。然而，如果在直接液体燃料电池中使用高浓度的液体燃料，则存在降低燃料电池效率的跨越(crossover)问题。此外，使用低浓度的液体燃料在相同的燃料体积下会降低能量密度和效率。为了获得高能量密度，应当使用较高浓度的液体燃料，并且应当重复使用来自燃料电池组中包含未反应的甲醇和水的副产物。
在本发明中，通过循环低浓度的甲醇和阴极产生的水，可以显著降低初始运行所需的水量，因此，可以相同的体积贮存更大量的能量，从而显著地提高能量密度。
例如，当设计甲醇燃料储罐的储存容量为1升(1000cm3)的DMFC系统，且根据现有技术的液体燃料中的甲醇浓度分别为2M和5M时，则可以贮存在燃料储罐中的甲醇的体积分别至多为80cm3(6.4％重量)和200cm3(16％重量)。但是在本发明中，由于水的体积可以降低至100cm3以下，所以可以贮存在储罐中的甲醇的体积为900cm3，这分别比现有技术的大11.3倍和4.5倍。这导致燃料电池的能量密度显著地提高。
如上所述，根据本发明的直接给料燃料电池系统提供具有高能量密度的液体燃料储器，使得发电运行时间得以延长，其仅使用一个进料泵，降低了燃料电池的制造成本，因为根据本发明的直接给料燃料电池系统不使用昂贵的甲醇传感器，且适于制备小型的直接液体燃料电池。
尽管已经参照其优选实施方案具体地给出并说明了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书规定的构思和范围的情况下，可以对其中的形式和内容作出各种替换。

Claims (29)

1.一种液体燃料混合装置，用于混合将要提供给直接给料燃料电池的液体燃料，其包括：
液体燃料储罐和水储罐；及
液体燃料混合器，其定位于与所述液体燃料储罐中的液体燃料接触的位置，并将自液体燃料储罐提供的液体燃料与自水储罐提供的液体混合，其中该液体燃料混合器包括：
液体通过它而从水储罐中流出的水通道；及
介于水通道与液体燃料储罐中的液体燃料之间的液体燃料渗透膜，该液体燃料渗透膜允许液体燃料从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入液体燃料储罐。
2.根据权利要求1的液体燃料混合装置，其中所述水通道形成于所述液体燃料储罐的底部。
3.根据权利要求2的液体燃料混合装置，进一步包括芯吸膜，其介于所述渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间。
4.根据权利要求1的液体燃料混合装置，其中所述水通道垂直地形成于所述液体燃料储罐的内侧。
5.根据权利要求4的液体燃料混合装置，进一步包括芯吸膜，其介于所述渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间。
6.根据权利要求4的液体燃料混合装置，进一步包括具有预定斜率的倾斜板，其位于液体燃料储罐的液体燃料储存区域的底部。
7.根据权利要求1的液体燃料混合装置，其中所述水通道包括蛇形的流道。
8.根据权利要求1的液体燃料混合装置，其中所述液体燃料储罐和水储罐分别包括过滤器，以阻止灰尘及其它污染物进入其中。
9.根据权利要求1的液体燃料混合装置，进一步包括与水通道出口相连的进料泵。
10.一种直接液体燃料电池，包括：
膜电极组件(MEA)，其包括第一面具有阳极且第二面具有阴极的电解液膜；
第一导电板，其与MEA的阳极接触并具有将液体燃料提供给阳极的流道；
第二导电板，其将空气提供给阴极；
液体燃料储罐和水储罐；及
液体燃料混合器，其定位于与所述液体燃料储罐中的液体燃料接触的位置，并将自液体燃料储罐提供的液体燃料与自水储罐提供的液体混合，然后将液体燃料与水的混合物提供给流道，其中该液体燃料混合器包括：
液体通过它而从水储罐中流出的水通道；及
介于水通道与液体燃料储罐中的液体燃料之间的液体燃料渗透膜，该液体燃料渗透膜允许液体燃料从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入液体燃料储罐。
11.根据权利要求10的直接液体燃料电池，其中所述水通道形成于所述液体燃料储罐的底部。
12.根据权利要求11的直接液体燃料电池，进一步包括芯吸膜，其介于所述渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间。
13.根据权利要求10的直接液体燃料电池，其中所述水通道垂直地形成于所述液体燃料储罐的内侧。
14.根据权利要求13的直接液体燃料电池，进一步包括芯吸膜，其介于所述渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间。
15.根据权利要求13的直接液体燃料电池，进一步包括具有预定斜率的倾斜板，其位于所述液体燃料储罐的液体燃料储存区域的底部。
16.根据权利要求10的直接液体燃料电池，其中所述水通道包括蛇形的流道。
17.根据权利要求10的直接液体燃料电池，其中所述液体燃料储罐和水储罐分别包括过滤器，以阻止灰尘及其它污染物进入其中。
18.根据权利要求10的直接液体燃料电池，进一步包括介于所述水通道的出口与流道之间的进料泵。
19.根据权利要求18的直接液体燃料电池，其中所述流道，水储罐，及液体燃料混合器到循环管路上，通过该循环管路循环液体燃料，且经过第二导电板的空气和水回收至水储罐。
20.一种直接液体燃料电池，包括：
具有至少两个膜电极组件(MEA)的燃料电池组，其中每个MEA包括第一面具有阳极且第二面具有阴极的电解液膜；
至少一个中间板，其与相邻MEA的阳极接触并与不同MEA的阴极接触，且介于电池组之间；
分别位于燃料电池组最上和最下部并与所面对的MEA接触的导电端板；
燃料流经的流道，其形成于与各电极接触的板的内表面；
垂直于所述板穿凿的多个燃料入口/出口孔，每个孔构成燃料提供和收回并与相应流道相通；
液体燃料储罐和水储罐；及
液体燃料混合器，其定位于与所述液体燃料储罐中的液体燃料接触的位置，并将自液体燃料储罐提供的液体燃料与自水储罐提供的液体混合，然后将液体燃料与水的混合物通过燃料入口/出口孔提供给流道，其中该液体燃料混合器包括：
液体通过它而从水储罐中流出的水通道；及
介于水通道与液体燃料储罐中的液体燃料之间的液体燃料渗透膜，该液体燃料渗透膜允许液体燃料从中透过而进入水通道，但是不允许水通道中的水从中透过而进入液体燃料储罐。
21.根据权利要求20的直接液体燃料电池，其中所述水通道形成于所述液体燃料储罐的底部。
22.根据权利要求21的直接液体燃料电池，进一步包括芯吸膜，其介于所述渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间。
23.根据权利要求20的直接液体燃料电池，其中所述水通道垂直地形成于所述液体燃料储罐的内侧。
24.根据权利要求23的直接液体燃料电池，进一步包括芯吸膜，其介于所述渗透膜与液体燃料储罐中的液体燃料之间。
25.根据权利要求23的直接液体燃料电池，进一步包括具有预定斜率的倾斜板，其位于甲醇液体燃料储罐的液体燃料储存区域的底部。
26.根据权利要求20的直接液体燃料电池，其中所述水通道包括蛇形的流道。
27.根据权利要求20的直接液体燃料电池，其中所述液体燃料储罐和水储罐分别包括过滤器，以阻止灰尘及其它污染物进入其中。
28.根据权利要求20的直接液体燃料电池，进一步包括介于所述水通道的出口与流道之间的进料泵。
29.根据权利要求28的直接液体燃料电池，其中所述流道，水储罐，及液体燃料混合器连接到循环管路中，通过该循环管路循环液体燃料，且流经与阴极相通的燃料入口/出口孔的空气和水回收至水储罐。
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