[发明专利]燃料电池

权利要求书

1.氧化还原燃料电池，其包含：

多堆膜电极装置，各个膜电极装置包含由离子选择性聚合物电解质膜分隔的阳极和阴极；

邻近各个膜电极装置的所述阳极的阳极室；

邻近各个膜电极装置的所述阴极的阴极室；

用于向所述电池的阳极室供给燃料的装置；

用于向所述电池供给氧化剂的装置；

用于在所述电池的各个阳极和阴极之间提供电路的装置；

包含至少一种非挥发性阴极电解质组分的阴极电解质溶液，所述阴极电解质溶液包含氧化还原介体电对；以及

与所述膜电极装置分隔的再生区，所述用于向电池供给氧化剂的装置适于向所述再生区供给氧化剂，所述再生区中阴极电解质溶液的体积为所述再生区和所述阴极室中阴极电解质溶液的总组合体积的约25％至约90％。

2.如权利要求1所述的燃料电池，其中所述再生区中阴极电解质溶液的体积为所述再生区和所述阴极室中阴极电解质溶液的总组合体积的约25％至约85％。

3.氧化还原燃料电池，其包含：

多堆膜电极装置，各个膜电极装置包含由离子选择性聚合物电解质膜分隔的阳极和阴极，并且各个膜电极装置包含邻近所述装置的所述阳极的阳极室和邻近所述装置的所述阴极的阴极室；

用于向所述电池的阳极室供给燃料的装置；

用于向所述电池供给氧化剂的装置；

用于在所述电池的各个阳极和阴极之间提供电路的装置；

包含至少一种非挥发性阴极电解质组分的阴极电解质溶液，所述阴极电解质溶液包含氧化还原介体电对；

任选地，位于所述阴极室上游和/或下游的用于冷却所述阴极电解质溶液的装置；以及

与所述膜电极装置分隔的再生区，所述用于向电池供给氧化剂的装置适于向所述再生区供给氧化剂，在所述电池的运行中所述再生区保持运行温度比所述电池的阴极室高和/或保持运行温度比所述冷却装置的运行温度高。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的燃料电池，其还包含用于从所述再生区回收热量的装置。

5.如权利要求4所述的燃料电池，其还包含向所述电池的外部位置供给回收的热量的装置。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的燃料电池，其中各个阴极室包含用于从所述再生区接收至少部分再生的氧化还原介体电对的入口；以及用于向所述再生区供给至少部分还原的氧化还原介体电对的出口。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的燃料电池，其中所述再生区包含：

其中发生再生反应的室；

用于从所述电池的阴极区接收还原的氧化还原介体电对进入所述室的第一入口；

用于向所述电池的阴极区供给氧化的氧化还原介体电对的第一出口；和/或

用于接收大量氧化剂的第二入口；以及用于从所述室排出水蒸汽和热量的第二出口。

8.如权利要求7所述的燃料电池，其还包含位于所述再生区的第二出口上游而提供的用于冷凝水蒸汽并任选将冷凝的水蒸汽返回至所述再生区的冷凝器。

9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的燃料电池，其中所述阴极电解质溶液还包含帮助电子在所述氧化剂和所述至少部分还原的氧化还原介体电对之间传递的氧化还原催化剂。

10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的燃料电池，其中当存在所述氧化还原介体电对和/或所述氧化还原催化剂时，其包含：

多金属氧酸盐化合物；

具有二价抗衡离子的多金属氧酸盐化合物；

N-施主化合物；

多齿N-施主配体，其包含至少一种选自吡咯、咪唑、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、吡唑、哒嗪、嘧啶、吡嗪、吲哚、四唑、喹啉、异喹啉的杂环取代基和选自使用一种或多种上述杂环基团取代的烷基、烯基、芳基、环烷基、烷芳基、烯芳基、芳烷基、芳烯基；

多齿大环N-施主配体；

改性的二茂铁物种；

包含环戊二烯环之间的桥单元的改性的二茂铁物种；和/或

配位的过渡金属络合物。