CN201877516U - 燃料电池风车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池风车，包括氢气发生器、燃料电池组和风扇，其中风扇包括电机和扇叶，所述氢气发生器的出气口经导气管与所述燃料电池组的进气口连通，燃料电池组的电极经导线与所述电机的输入电极相连接。本实用新型结构简单，容易操作，适合用于理解燃料电池工作原理的示范、新能源技术教具和高科技礼品、玩具等。

Description

燃料电池风车
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池，尤其是一种燃料电池风车模型。
背景技术
燃料电池是一种通过电化学反应直接将化学能转变为低压直流电的装置，即通过燃料和氧化剂发生电化学反应产生直流电和水。燃料电池装置从本质上说是水电解的一个“逆”装置。在电解水过程中，外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质（质子交换膜）和外电路。燃料电池的基本单元包括：阳极为氢电极，阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂（目的是用来加速电极上发生的电化学反应），两极之间是电解质。工作原理为：氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂的作用下，氢气发生氧化，释放出电子。氢离子穿过电解质到达阴极，而在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，同时，电子通过外电路也到达阴极。在阴极侧，氧气与氢离子和电子在阴极催化剂的作用下反应生成水，如反应（2）所示。与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，可以向负载输出电能。燃料电池总的化学反应如式（3）所示。
阳极反应：H2→2H++2e-Eo=0.00V             (1)
阴极反应：1/2O2+2H++2e-Eo=1.23V           (2)
电池总反应：H2+1/2O2→H2OEocell=1.23V      (3)
由于燃料电池可以同时获得高的功率密度和能量密度，低温起动，没有环境污染，因此在分散电源、交通运输和便携电源等方面均可以代替传统的柴油、汽油发电机，柴油、汽油发动机和蓄电池，实现高效、零排放地工作。目前，燃料电池已经进入商业化应用的前夜，不久将进入大规模实际应用。但是，目前还没有集知识性和趣味性为一体的燃料电池用于展示燃料电池的工作原理、教学教具和礼品，不利于普及燃料电池知识。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种简易的燃料电池风车，可用于展示燃料电池的工作原理、教学教具和高科技礼品、玩具等。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种燃料电池风车，包括氢气发生器、燃料电池组和风扇，其中氢气发生器的出气口经气管与燃料电池组的进气口连通，燃料电池组的电极经导线与风扇的电机电连接。
使用时，在氢气发生器中加入含氢化学品，产生的氢气经气管进入燃料电池组；当燃料电池组开始工作时，风扇转动，形成一个以燃料电池为动力的风车。
作为上述技术方案的优选方案，所述燃料电池组包括膜电极组件，该膜电极组件由碳纸和质子交换膜热压而成，其中，碳纸包含有扩散层和催化剂层。
作为上述优选方案的另一改进，所述质子交换膜为全氟磺酸树脂膜。
作为上述技术方案的另一优选方案，还包括水池，所述风扇的风叶的最低部位低于该水池的水位线。
作为上述技术方案的另一优选方案，还包括底座，所述风扇的电机经支架安装在该底座上，且所述水池放置在该底座上。
本实用新型的优点是：结构简单，容易操作，适合用于理解燃料电池工作原理的示范、新能源技术教具和高科技礼品、玩具等。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
附图标记说明：
203、集电极；204、燃料电池；305、电极接头；801、氢气发生器；802、气管；803、电机；804、扇叶；805、水池；806、导线；807、底座。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明：
见图1，本实施例的燃料电池风车模型主要由氢气发生器801、燃料电池组204和负载部分组成，其中，氢气发生器801为一个上盖带有出气口的容器，在容器内装有水，使用时加入含氢化学品（如硼氢化钠、硼氢化钾、氢化镁和NH3BH3等），含氢化学品与水反应产生氢气。含氢化学品和水能够在常温常压下稳定可控地向燃料电池提供氢气，避免了钢瓶供氢带来的高压易爆、体积重量大和氢气补充困难等问题。
燃料电池204的膜电极组件由碳纸和质子交换膜热压而成（碳纸包含扩散层和催化剂层，图中未示出），碳纸上的扩散层为聚四氟乙烯在350℃加热熔融而成。膜电极组件所用的催化剂为Pt/C。膜电极组件所用的质子交换膜为全氟磺酸树脂膜。燃料电池204的进气口经气管802与氢气发生器801的出气口连通。
负载部分由电机803、扇叶804、水池805和底座807组成，电机803经支架安装在底座807上，该电机的两个输入电极分别经导线806与燃料电池组204的集电极203和电极接头305电连接。扇叶804安装在电机803的输出轴上，该扇叶804的最低部位低于安装在底座807上的水池805的水位线。
使用时，在容器801中加入0.1-1克含氢化学品，加入去离子水充分溶解含氢化学品，然后加盖旋紧，产生的氢气经气管802进入燃料电池204；燃料电池组204开始工作，扇叶转动时，就会带动水池中的水运动，形成一个以燃料电池为动力的风车。
以上仅为本实用新型的具体实施例，并不以此限定本实用新型的保护范围；在不违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池风车，其特征在于：包括氢气发生器、燃料电池组和风扇，其中风扇包括电机和扇叶，所述氢气发生器的出气口经导气管与所述燃料电池组的进气口连通，燃料电池组的电极经导线与所述电机的输入电极相连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池风车，其特征在于：所述燃料电池组包括膜电极组件，该膜电极组件由碳纸和质子交换膜热压而成，其中，碳纸包含有扩散层和催化剂层。
3.根据权利要求2所述的燃料电池风车，其特征在于：所述质子交换膜为全氟磺酸树脂膜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池风车，其特征在于：还包括水池，所述风扇的扇叶的转轴水平，且该扇叶的最低部位低于该水池的水位线。
5.根据权利要求4所述的燃料电池风车，其特征在于：还包括底座，所述风扇的电机经支架安装在该底座上，且所述水池放置在该底座上。
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