CN219040530U - 一种基于液态金属的氢燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃料电池的技术领域，具体涉及一种基于液态金属的氢燃料电池。本实用新型包括：电池箱，电池箱包括至少三个空腔，中间的空腔用于容置电池正极、质子交换膜和电池负极。电池正极和电池负极分别设在质子交换膜的两侧；制氢罐，制氢罐包括两个进液口、一个出液口和一个氢气出口，两个进液口分别用于输入液态金属介质和NaOH溶液，出液口用于输出液态金属介质和NaOH溶液的混合液，氢气出口接入朝向电池负极一侧的空腔内；液态金属介质包括液态金属和纳米金属颗粒；朝向电池正极一侧的空腔用于接入空气或氧气。本实用新型用于解决传统储氢罐不便于携行和难以保障安全性的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池的技术领域，具体涉及一种基于液态金属的氢燃料电池。
背景技术
氢燃料电池是新能源背景下的一个重要选项，氢燃料电池主要是利用氢气和氧气发生化学反应，是将化学能转化为电能，氢燃料电池的优点是干净。无污染，缺点是需要常备储氢罐，通过压缩氢气或者液化氢气为氢燃料电池供氢，但是氢属于可燃气体，为了保证足够的安全性，需要将储氢罐做的极为厚实，影响氢燃料电池的可携性和安全性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于液态金属的氢燃料电池，用于解决传统储氢罐不便于携行和难以保障安全性的技术问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于液态金属的氢燃料电池，包括：
电池箱，所述电池箱包括至少三个空腔，中间的空腔用于容置电池正极、质子交换膜和电池负极，所述电池正极和电池负极分别设在所述质子交换膜的两侧；
制氢罐，所述制氢罐包括两个进液口、一个出液口和一个氢气出口，两个所述进液口分别用于输入液态金属介质和NaOH溶液，所述出液口用于输出所述液态金属介质和NaOH溶液的混合液，所述氢气出口接入朝向所述电池负极一侧的所述空腔内；
所述液态金属介质包括液态金属和纳米金属颗粒；
朝向所述电池正极一侧的所述空腔用于接入空气或氧气。
本实用新型利用制氢槽随着氢燃料电池的使用需求随时可制造氢气，在不需要发电的时候，液态金属介质和NaOH溶液是分开的，安全可靠。
进一步地：两个所述进液口设有流量调节阀。
采用本步的有益效果：流量调节阀可根据使用电量及化学反应的速率调节，满足制氢要求。
进一步地：所述制氢罐的材料为刚性材料或柔性材料。
采用本步的有益效果：由于制氢材料都是液体，且反应后生成的氢气压力不大，不是加压储藏的氢气，所以对制氢罐的结构强度要求不算高，尤其是使用柔性材料，可变形的外形还可以适用于复杂结构环境。
进一步地：所述液态金属为镓基液态金属，所述纳米金属颗粒为纳米铝颗粒。
采用本步的有益效果：纳米铝颗粒混合在镓基液态金属里面，镓基液态金属作为输送动力源，带动纳米铝颗粒与NaOH溶液混合反应，制得氢气。
进一步地：所述纳米铝颗粒和NaOH溶液的摩尔比例为1:1～1:2。
采用本步的有益效果：通过调节液态金属介质和NaOH溶液的流量，满足铝和NaOH反应的配比。
进一步地：所述电池正极和电池负极为铂金属或石墨。
采用本步的有益效果：当电极是铂电极时，还具有催化作用，将氢气催化成氢离子态，当电极是石墨时，还需要催化剂，用于催化氢气。
本实用新型的有益效果是：
利用制氢槽可在需要用电的情况下制氢，不需要常备氢气，还可以将制氢材料分开存放，在需要制氢时才会将两种液体输入制氢槽混合，因此使得氢燃料电池不再需要压缩氢气或者液化氢气储氢罐，能提高氢燃料电池的安全性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的一种基于液态金属的氢燃料电池的结构示意图。
附图标记：
1-电池箱；2-电池正极；3-电池负极；4-质子交换膜；5-制氢罐；
11-空腔；12-氢气进口；13-空气/氧气进口；51-进液口；52-氢气出口；53-出液口。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
如图1所示，本实用新型所提供的一种基于液态金属的氢燃料电池，包括：
电池箱1，所述电池箱1包括至少三个空腔11，中间的空腔11用于容置电池正极2、质子交换膜4和电池负极3。所述电池正极2和电池负极3分别设在所述质子交换膜4的两侧；
制氢罐5，所述制氢罐5包括两个进液口51、一个出液口53和一个氢气出口52，两个所述进液口51分别用于输入液态金属介质和NaOH溶液，所述出液口53用于输出所述液态金属介质和NaOH溶液的混合液，所述氢气出口52接入朝向所述电池负极3一侧的氢气进口12，所述氢气进口12接入所述空腔11内；
所述液态金属介质包括液态金属和纳米金属颗粒；
朝向所述电池正极2一侧的所述空腔11设有空气/氧气进口13，用于接入空气或氧气。
本实用新型利用制氢槽5随着氢燃料电池的使用需求随时可制造氢气，在不需要发电的时候，液态金属介质和NaOH溶液是分开的，安全可靠。
其中，两个所述进液口51设有流量调节阀。流量调节阀可根据使用电量及化学反应的速率调节，满足制氢要求。
其中，所述制氢罐51的材料为刚性材料或柔性材料。由于制氢材料都是液体，且反应后生成的氢气压力不大，不是加压储藏的氢气，所以对制氢罐的结构强度要求不算高，尤其是使用柔性材料，可变形的外形还可以适用于复杂结构环境。
其中，所述液态金属为镓基液态金属，所述纳米金属颗粒为纳米铝颗粒。纳米铝颗粒混合在镓基液态金属里面，镓基液态金属作为输送动力源，带动纳米铝颗粒与NaOH溶液混合反应，制得氢气。
其中，所述纳米铝颗粒和NaOH溶液的摩尔比例为1:1～1:2。通过调节液态金属介质和NaOH溶液的流量，满足铝和NaOH反应的配比。
其中，所述电池正极2和电池负极3为铂金属或石墨。当电极是铂电极时，还具有催化作用，将氢气催化成氢离子态，当电极是石墨时，还需要催化剂，用于催化氢气。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种基于液态金属的氢燃料电池，其特征在于，包括：
电池箱，所述电池箱包括至少三个空腔，中间的空腔用于容置电池正极、质子交换膜和电池负极，所述电池正极和电池负极分别设在所述质子交换膜的两侧；
制氢罐，所述制氢罐包括两个进液口、一个出液口和一个氢气出口，两个所述进液口分别用于输入液态金属介质和NaOH溶液，所述出液口用于输出所述液态金属介质和NaOH溶液的混合液，所述氢气出口接入朝向所述电池负极一侧的所述空腔内；
朝向所述电池正极一侧的所述空腔用于接入空气或氧气。
2.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的氢燃料电池，其特征在于，两个所述进液口设有流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的氢燃料电池，其特征在于，所述制氢罐的材料为刚性材料或柔性材料。
4.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的氢燃料电池，其特征在于，所述电池正极和电池负极为铂金属或石墨。
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