[发明专利]直接二甲醚燃料电池阳极进料系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术的应用领域，具体涉及一种直接二甲醚燃料电池阳极进料系统。

背景技术

直接型导电聚合物燃料电池由于其具有低温、高效、清洁等特点，可以作为家庭移动电源、电动汽车动力源以及数码产品的便携式电源，受到了全世界科研工作者的广泛关注。直接二甲醚燃料电池(DDFC)属于聚合物电解质燃料电池的一种，以二甲醚直接作为燃料，无需重整。由于二甲醚作为燃料具有毒性小，渗透低，来源丰富、易于储存和运输等优点，直接二甲醚燃料电池开始受到关注。

阳极二甲醚燃料供给机构作为燃料电池的重要组成部分，对于直接二甲醚燃料电池的性能有着至关重要的作用。直接二甲醚燃料电池是继质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)之后发展起来的，目前直接二甲醚燃料电池的进料系统一直沿用PEMFC的气体进料系统和DMFC的液体进料系统，并没有设计出符合二甲醚燃料特性的物料供给系统。

在聚合物燃料电池中水起着举足轻重的作用，质子的传递需要聚合物电解质膜有一定的润湿性；同时有机燃料的阳极氧化反应也需要水的参与；阴极氧化剂气体还原生成的水不能及时排出反而会水淹电极。在以H2为燃料的PEMFC中，通常以鼓泡加湿的方式来满足燃料电池所需的水；在DMFC中直接以甲醇水溶液进料。二甲醚在常温常压下为气体，且可以溶解到水溶液中，因此阳极的二甲醚燃料即可以溶液进料也可以以气体方式进料。当二甲醚以气体进料时，由于1mol二甲醚反应需要3mol水，传统的鼓泡加湿并不能满足反应所需的水；当二甲醚以溶液进料时，随着电池运行温度的升高，二甲醚溶解度降低，在大电流放电时，出现浓差极化。以上两种进料方式都限制了直接二甲醚燃料电池性能的提高，因此有必要开发一种适合二甲醚燃料特性的新型进料系统。

发明内容

本发明是为了解决现有直接二甲醚燃料电池采取传统鼓泡加湿补水不足和二甲醚溶液进料时溶解度低，导致大电流放电时出现浓差极化等缺陷，提供了一种新型的直接二甲醚燃料电池阳极进料系统。

直接二甲醚燃料电池阳极进料系统，它包括二甲醚气体补充装置、恒流泵、阳极节流阀和高温高压混合腔，所述二甲醚气体补充装置的二甲醚气体流出口与高温高压混合腔的二甲醚气体流入口连通；恒流泵的进水口设置在水中，所述恒流泵的出水口与高温高压混合腔的入水口连通；高温高压混合腔的出口与燃料电池的阳极入口连通；阳极节流阀设置在燃料电池的阳极排气口处，用于控制二甲醚气体补充装置进入燃料电池的二甲醚气体流量；恒流泵用于控制进入燃料电池的水流量；高温高压混合腔的腔内温度范围为100℃～250℃；高温高压混合腔的腔内压力范围为0.05MPa～2.0MPa。

有益效果：本发明实现了直接二甲醚燃料电池阳极进料过程中的水和二甲醚燃料的独立进料，通过控制进入直接二甲醚燃料电池阳极二甲醚燃料和水的流量大小，避免了鼓泡加湿时，阳极缺水的问题，同时解决了二甲醚溶液进料方式时出现的二甲醚溶液溶解度低，导致大电流放电时由反应物引起的浓差极化的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，直接二甲醚燃料电池阳极进料系统，它包括二甲醚气体补充装置1、恒流泵3、阳极节流阀51和高温高压混合腔4，所述二甲醚气体补充装置1的二甲醚气体流出口与高温高压混合腔4的二甲醚气体流入口连通；恒流泵3的进水口设置在水中，所述恒流泵3的出水口与高温高压混合腔4的入水口连通；高温高压混合腔4的出口与燃料电池6的阳极入口连通；阳极节流阀51设置在燃料电池6的阳极排气口处，用于控制二甲醚气体补充装置1进入燃料电池6的二甲醚气体流量；恒流泵3用于控制进入燃料电池6的水流量；高温高压混合腔4的腔内温度范围为100℃～250℃；高温高压混合腔4的腔内压力范围为0.05MPa～2.0MPa。

本实施方式中的燃料电池6也可以是燃料电池组。

工作原理：在燃料电池在运行过程中，阳极二甲醚气体利用二甲醚气体补充装置1自身的压力进入高温高压混合腔4，与此同时水通过恒流泵3也输入进高温高压混合腔4，并在较高的温度下进行汽化，二甲醚和水蒸汽在混合腔内充分混合后进入燃料电池(组)，参加电化学反应，实现了高温高压直接二甲醚燃料电池(组)的阳极进料。