CN209607853U - 一种化学能电能转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质，所述电化学区域B设置在所述电解质上，所述电解质设为双导型电解质，所述电化学区域A与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域B与还原剂供送通道连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道。本实用新型所公开的所述化学能电能转换装置结构简单、效率高、寿命长、可靠性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及电学领域、电化学领域，尤其涉及一种化学能电能转换装置。
背景技术
传统化学能电能转换装置(例如燃料电池)中，反应生成物的生成过程与离子的生成过程是在同一个区域进行的，例如在氢燃料电池中，氧接收电子生成负氧离子的过程和负氧离子与质子反应生成水的过程是在同一区域内发生的，这样，不仅影响离子生成的速率，也影响催化剂的使用量，还会引起逆反应，进而影响装置的寿命和可靠性。如果能够发明一种可以使离子的生成过程与离子反应生成产物的过程在不同区域进行的化学能电能转换装置则具有重要意义。因此，需要发明一种新型化学能电能转换装置。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：
方案1：一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质，所述电化学区域B设置在所述电解质上，所述电解质设为双导型电解质，所述电化学区域A与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域B与还原剂供送通道连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道。
方案2：一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质A，在所述电解质A上设置电解质B，所述电化学区域B设置在所述电解质B上，所述电化学区域A与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域B与还原剂供送通道连通设置，在电解质A和所述电解质B之间设置生成物导出通道。
方案3：一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质A，在所述电解质A上设置电解质X，在所述电解质X上设置电解质B，所述电化学区域B设置在所述电解质B上，所述电解质X设为双导型电解质，所述电化学区域A与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域B与还原剂供送通道连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道。
方案4：一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质A，在所述电解质A上设置多孔导体区域，在所述多孔导体区域上设置电解质B，所述电化学区域B设置在所述电解质B上，所述电化学区域A与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域B与还原剂供送通道连通设置，在所述多孔导体区域上设置生成物导出通道，所述多孔导体区域的导体设为由所述氧化剂供送通道内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
方案5：一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质A，在所述电解质A上设置多孔导体区域，在所述多孔导体区域上设置所述电化学区域B，所述电化学区域A与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域B与还原剂供送通道连通设置，在所述多孔导体区域上设置生成物导出通道，所述多孔导体区域的导体设为由所述氧化剂供送通道内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
方案6：一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A和电化学区域B，在所述电化学区域A上设置电解质A，在所述电解质A上设置多孔导体区域，在所述多孔导体区域上设置所述电化学区域B，所述电化学区域B与氧化剂供送通道连通设置，所述电化学区域A与还原剂供送通道连通设置，在所述多孔导体区域上设置生成物导出通道，所述多孔导体区域的导体设为由所述氧化剂供送通道内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
本实用新型中，所谓的“双导型电解质”是指能够传导由氧化剂生成的非电子带电粒子，也能传导由还原剂生成的非电子带电粒子的电解质。例如既可以传导质子也可以传导负氧离子的电解质。
本实用新型中，所谓的“多孔导体区域”是指包括能够传导由氧化剂生成的非电子带电粒子，也能传导由还原剂生成的非电子带电粒子的多孔导体的区域。例如既可以传导质子也可以传导负氧离子的多孔导体的区域。
本实用新型中，所述催化剂A和所述催化剂B可选择性地选择设为同一种催化剂。
本实用新型中，所谓的“非电子带电粒子”是指电子以外的带电粒子，例如质子或离子。
本实用新型中，所谓的“电化学区域”是指一切可以发生电化学反应的区域，例如包括催化剂、超微结构和/或在设定温度下的区域(例如燃料电池中的电极等)。
本实用新型中，所谓的“包括催化剂、超微结构和/或在设定温度下的电化学区域”是指所述电化学区域要么包括催化剂，要么包括超微结构，要么处于设定温度下，要么所述电化学区域包括这三种条件中的两种或三种。
本实用新型中，所谓的“超微结构”是指在设定条件下能够引发电化学反应的微观结构。
本实用新型中，在包括所述催化剂的装置中，所述催化剂设为包括贵金属的催化剂，或所述催化剂设为包括稀土元素的催化剂。
本实用新型中，可进一步选择性地选择使与所述还原剂对应的催化剂设为催化剂A，与所述氧化剂对应的催化剂设为催化剂B，所述催化剂A和所述催化剂B不同，在这种情况下，所述电化学区域中的催化剂可选择性地选择设为所述催化剂A和所述催化剂B的无规则混合物，或所述电化学区域中的催化剂选择性地选择设为与催化区比邻接触的所述催化剂A和所述催化剂B的混合物，为了提高效率，可增加所述催化剂A和所述催化剂B之间的带电粒子的流动性。
本实用新型中，所述电化学区域可选择性选择设为电化学反应的电极或电极的一部分。
本实用新型中，可根据所述还原剂和所述氧化剂的性质和所述电化学区域的工作温度选择不同的催化剂。
本实用新型中，所述电化学区域可选择性地选择设为三维电极。
本实用新型所公开的电化学装置使用时，所述氧化剂可选择性选择设为：氧、压缩空气、氧气、液氧、空气、液化空气、氟、氯、溴、碘、臭氧、硝酸、浓硫酸、次氯酸、铬酸、过氧乙酸、高氯酸、氯酸盐、硝酸盐、高锰酸盐、高氯酸盐、重铬酸盐、高氯酸钙、高氯酸铵、高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸锂、高氯酸镁、高氯酸钡、高氯酸锶、高氯酸银、氯酸铵、氯酸钠、氯酸钾、氯酸镁、氯酸钙、氯酸铜、氯酸锌、氯酸铊、氯酸银、高锰酸钾、高锰酸钙、高锰酸钡、硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸铯、硝酸铍、溴酸钾、溴酸锌、高碘酸铵、碘酸钙、碘酸铁、重铬酸钠、重铬酸钾、氯化铁、硝酸铈铵、次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、次氯酸钙、二氯异氰尿酸钠、氧化铜、三氧化二铁、过氧化钠、二氧化锰、二氧化氮、过氧化钾、二氧化镁、二氧化钙、过氧化氢、三氧化铬、二氧化锶、二氧化钠、氧化银、丙酮、丙烯腈、苯甲醛、过氧化二苯甲酰、苯醌、四溴化碳或设为氯胺等；所述还原剂可选择性选择设为：氢、烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇类化合物、酚类化合物、醛类化合物、酮类化合物、羟酸类化合物、酯类化合物、钠、铝、锌、锂、钾、镁、锰、碳、钙、钡、钒、铬、铁、钴、铜、硼、硅、磷、锡、汞、铅、碳粉末、煤粉末、硫、氢化铝锂、氢化二乙基铝钠、硼氢化钠、硼氢化钾、一氧化碳、硫化氢、肼、氨气、氯化氢、碘化氢、二氧化硫、过氧化氢、硫化钠、氯化亚锡、甲醛、亚硫酸、硫酸、草酸、乙醇、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、甲醇、天然气、煤气、甲烷、焦炭、柴油、二甲醚、煤油、汽油、氢一氧化碳混合物或设为重油等。
本实用新型中，在某一部件名称后加所谓的“A”、“B”等字母仅是为了区分两个或几个名称相同的部件或物质。
本实用新型中，应根据电学领域、电化学领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
本实用新型的有益效果如下:本实用新型所公开的所述化学能电能转换装置结构简单、效率高、寿命长、可靠性好。
附图说明
图1：本实用新型实施例1的结构示意图；
图2：本实用新型实施例2的结构示意图；
图3：本实用新型实施例3的结构示意图；
图4：本实用新型实施例4的结构示意图；
图5：本实用新型实施例5的结构示意图；
图6：本实用新型实施例6的结构示意图；
图中：1电化学区域A、2电化学区域B、3电解质、4氧化剂供送通道、5还原剂供送通道、6生成物导出通道、7电解质X、8多孔导体区域、11电解质A、12电解质B。
具体实施方式
实施例1
一种化学能电能转换装置，如图1所示，包括电化学区域A 1和电化学区域B 2，在所述电化学区域A 1上设置电解质3，所述电化学区域B 2设置在所述电解质3上，所述电解质3设为双导型电解质，所述电化学区域A 1与氧化剂供送通道4连通设置，所述电化学区域B 2与还原剂供送通道5连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道6。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例1可进一步选择性地选择使所述电解质3与所述电化学区域A 1之间平面贴合设置，或使所述电解质3与所述电化学区域B 2之间包括至少部分贴合曲面。
实施例2
一种化学能电能转换装置，如图2所示，包括电化学区域A 1和电化学区域B 2，在所述电化学区域A 1上设置电解质A 11，在所述电解质A 11上设置电解质B 12，所述电化学区域B 2设置在所述电解质B 12上，所述电化学区域A 1与氧化剂供送通道4连通设置，所述电化学区域B 2与还原剂供送通道5连通设置，在电解质A 11和所述电解质B 12之间设置生成物导出通道6。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例2在具体实施时，可选择性地选择使所述电解质A 11和所述电解质B 12之间平面贴合设置；或使所述电解质A 11和所述电解质B12在其配合处包括至少部分贴合曲面(以增加所述电解质A 11和所述电解质B 12之间的反应空间，进而增加反应效率)。
实施例3
一种化学能电能转换装置，如图3所示，包括电化学区域A 1和电化学区域B 2，在所述电化学区域A 1上设置电解质A 11，在所述电解质A 11上设置电解质X 7，在所述电解质X 7上设置电解质B 12，所述电化学区域B 2设置在所述电解质B 12上，所述电解质X 7设为双导型电解质，所述电化学区域A 1与氧化剂供送通道4连通设置，所述电化学区域B 2与还原剂供送通道5连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道6。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例3在具体实施时，可选择性地选择使所述电解质A 11与所述电解质X 7之间平面贴合设置；或使所述电解质A 11与所述电解质X 7在其配合处包括至少部分贴合曲面。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例3及其可变换的实施方式可选择性地选择使所述电解质B 12与所述电解质X 7之间平面贴合设置；或使所述电解质B 12与所述电解质X 7在其配合处包括至少部分贴合曲面。
实施例4
一种化学能电能转换装置，如图4所示，包括电化学区域A 1和电化学区域B 2，在所述电化学区域A 1上设置电解质A 11，在所述电解质A 11上设置多孔导体区域8，在所述多孔导体区域8上设置电解质B 12，所述电化学区域B 2设置在所述电解质B 12上，所述电化学区域A 1与氧化剂供送通道4连通设置，所述电化学区域B 2与还原剂供送通道5连通设置，在所述多孔导体区域8上设置生成物导出通道6，所述多孔导体区域8的导体设为由所述氧化剂供送通道4内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道5内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例4在具体实施时，可选择性地选择使所述电解质A 11与所述多孔导体区域8之间平面贴合设置；或使所述电解质A 11与所述多孔导体区域8在其配合处包括至少部分贴合曲面。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例4及其可变换的实施方式均可选择性地选择使所述电解质B 12与所述多孔导体区域8之间平面贴合设置；或使所述电解质B 12与所述多孔导体区域8在其配合处包括至少部分贴合曲面。
实施例5
一种化学能电能转换装置，如图5所示，包括电化学区域A 1和电化学区域B 2，在所述电化学区域A 1上设置电解质A 11，在所述电解质A 11上设置多孔导体区域8，在所述多孔导体区域8上设置所述电化学区域B 2，所述电化学区域A1与氧化剂供送通道4连通设置，所述电化学区域B 2与还原剂供送通道5连通设置，在所述多孔导体区域8上设置生成物导出通道6，所述多孔导体区域8的导体设为由所述氧化剂供送通道4内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道5内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
实施例6
一种化学能电能转换装置，如图6所示，包括电化学区域A 1和电化学区域B 2，在所述电化学区域A 1上设置电解质A 11，在所述电解质A 11上设置多孔导体区域8，在所述多孔导体区域8上设置所述电化学区域B 2，所述电化学区域B 2与氧化剂供送通道4连通设置，所述电化学区域A 1与还原剂供送通道5连通设置，在所述多孔导体区域8上设置生成物导出通道6，所述多孔导体区域8的导体设为由所述氧化剂供送通道4内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道5内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
作为可变换的实施方式，本实用新型实施例5和实施例6均可选择性地选择使所述电解质A 11与所述多孔导体区域8之间平面贴合设置；或使所述电解质A 11与所述多孔导体区域8在其配合处包括至少部分贴合曲面。
本实用新型前述实施方案在具体实施时，所述氧化剂可选择性地选择设为氧、压缩空气、氧气、液氧、空气、液化空气等具有氧化性质的物质；所述还原剂可选择性地选择设为氢、乙醇、甲醇、天然气、煤气、甲烷等具有还原性质的物质。
本实用新型前述所有实施方式在具体工作时，产生电子的电化学区域经过外部负载与接收电子的电化学区域电力连通设置。
本实用新型在具体实施时，可选择性地选择在所述氧化剂供送通道上设置氧化剂供送控制装置(例如控制阀)和/或在所述还原剂供送通道上设置还原剂供送控制装置(例如控制阀)。所述控制装置的具体控制形式可根据实际需要进行控制。
本实用新型说明书附图仅为一种示意，任何满足本申请文字记载的技术方案均属于本申请的保护范围。
显然，本实用新型不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本实用新型所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A(1)和电化学区域B(2)，其特征在于：在所述电化学区域A(1)上设置电解质(3)，所述电化学区域B(2)设置在所述电解质(3)上，所述电解质(3)设为双导型电解质，所述电化学区域A(1)与氧化剂供送通道(4)连通设置，所述电化学区域B(2)与还原剂供送通道(5)连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道(6)。
2.一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A(1)和电化学区域B(2)，其特征在于：在所述电化学区域A(1)上设置电解质A(11)，在所述电解质A(11)上设置电解质B(12)，所述电化学区域B(2)设置在所述电解质B(12)上，所述电化学区域A(1)与氧化剂供送通道(4)连通设置，所述电化学区域B(2)与还原剂供送通道(5)连通设置，在电解质A(11)和所述电解质B(12)之间设置生成物导出通道(6)。
3.一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A(1)和电化学区域B(2)，其特征在于：在所述电化学区域A(1)上设置电解质A(11)，在所述电解质A(11)上设置电解质X(7)，在所述电解质X(7)上设置电解质B(12)，所述电化学区域B(2)设置在所述电解质B(12)上，所述电解质X(7)设为双导型电解质，所述电化学区域A(1)与氧化剂供送通道(4)连通设置，所述电化学区域B(2)与还原剂供送通道(5)连通设置，在所述双导型电解质上设置生成物导出通道(6)。
4.一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A(1)和电化学区域B(2)，其特征在于：在所述电化学区域A(1)上设置电解质A(11)，在所述电解质A(11)上设置多孔导体区域(8)，在所述多孔导体区域(8)上设置电解质B(12)，所述电化学区域B(2)设置在所述电解质B(12)上，所述电化学区域A(1)与氧化剂供送通道(4)连通设置，所述电化学区域B(2)与还原剂供送通道(5)连通设置，在所述多孔导体区域(8)上设置生成物导出通道(6)，所述多孔导体区域(8)的导体设为由所述氧化剂供送通道(4)内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道(5)内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
5.一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A(1)和电化学区域B(2)，其特征在于：在所述电化学区域A(1)上设置电解质A(11)，在所述电解质A(11)上设置多孔导体区域(8)，在所述多孔导体区域(8)上设置所述电化学区域B(2)，所述电化学区域A(1)与氧化剂供送通道(4)连通设置，所述电化学区域B(2)与还原剂供送通道(5)连通设置，在所述多孔导体区域(8)上设置生成物导出通道(6)，所述多孔导体区域(8)的导体设为由所述氧化剂供送通道(4)内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道(5)内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
6.一种化学能电能转换装置，包括电化学区域A(1)和电化学区域B(2)，其特征在于：在所述电化学区域A(1)上设置电解质A(11)，在所述电解质A(11)上设置多孔导体区域(8)，在所述多孔导体区域(8)上设置所述电化学区域B(2)，所述电化学区域B(2)与氧化剂供送通道(4)连通设置，所述电化学区域A(1)与还原剂供送通道(5)连通设置，在所述多孔导体区域(8)上设置生成物导出通道(6)，所述多孔导体区域(8)的导体设为由所述氧化剂供送通道(4)内的氧化剂形成的非电子带电粒子和由所述还原剂供送通道(5)内的还原剂形成的非电子带电粒子均能在其上移动的导体。
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