[实用新型]一种实现甲醇和水供料的燃料电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲醇燃料电池，具体地说是一种实现甲醇和水供料的燃料电池，属于甲醇燃料电池领域。

背景技术

燃料电池技术是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电技术。燃料电池这种高效、清洁的能量转化装置得到了各国政府、部队及研究机构的普遍重视。由于燃料电池具有的低红外辐射、低污染、低噪音的特点，燃料电池技术在军用领域展现出广阔的应用前景。传统的质子交换膜燃料电池（PEMFC）以氢气作为能量来源，工作温度一般不高于80℃。然而该技术目前受限于氢气难于提纯、储存、运输和能量密度低的特点，难以适应高强度军事活动的要求。区别于上述传统的质子交换膜燃料电池，甲醇氢燃料电池（MFC）的工作原理是通过将甲醇重整后得到氢气，再直接提供给燃料电池以产生电能的技术。由于采用高温质子交换膜燃料电池技术，燃料电池运行温度在100℃以上，燃料电池中的催化剂对氢气中一氧化碳的抗中毒能力增强，因此甲醇重整得到的氢气可以不经过任何处理，直接提供给燃料电池从而得到所需的电能，从而可以避免使用纯氢燃料电池所需解决的氢气的提纯、存储、运输及其他一系列的问题。

甲醇水蒸气重整制氢微反应器具有诸多优点，但它仍属于技术初级阶段，各项技术均不太成熟，甲醇转化率较低，氢气产量不高，流体分布不均匀，能效利用的连续性，提供能源的稳定性等问题依然阻碍着甲醇水蒸气重整制氢燃料电池的进步和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，设计了一种实现甲醇和水供料的燃料电池，不但将甲醇中携带的氢能量转换为电能，同时将水中含有的氢能转化为电能，实现水中能量的提取与利用；热量效用无浪费，能够进行循环利用，提高了制氢效率和甲醇转化率。

本实用新型的技术方案为：

一种实现甲醇和水供料的燃料电池，包括蒸发器，所述蒸发器与高温燃料电池电堆相连，所述蒸发器设有甲醇进料口、水进料口和气体出料口，所述蒸发器底部设有加热装置，内部设有多层蒸发板，每层所述蒸发板上开有板孔，蒸发后的甲醇和水混合蒸汽通过蒸发板的板孔进入与高温燃料电池电堆，所述气体出料口设有铜锌基网，所述铜锌基网表面涂覆催化剂，能够对甲醇和水的混合蒸汽进行处理生成H₂、CO₂、微量CO、水蒸气，提高了制氢效率和甲醇转化率。

进一步地，所述高温燃料电池电堆由多个单电池板组成，所述单电池板为7层结构从左到右依次为阳极板、阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极扩散层、阴极板，不同数量的单电池压制成不同功率的电堆。该燃料电池温度控制在150-200摄氏度之间，属于高温燃料电池。氢气经由极板流场进入阳极扩散层，经催化反应电离生成H^＋和电子，H^＋经质子交换膜传递至电池阴极侧，产生的电子由导电物质，经外电路送至阴极；与此同时，氧气经由阴极板流场进入阴极扩散层，在阴极催化层中与阳极生成并传递至电池阴极侧的H^＋及电子反应生成水。高温电堆反应过程中产生的热量，导回蒸发器为甲醇水蒸发提供能量。

本实用新型的优点在于：不但将甲醇中携带的氢能量转换为电能，同时将水中含有的氢能转化为电能，实现水中能量的提取与利用；热量效用无浪费，能够进行循环利用，提高了制氢效率和甲醇转化率。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种实现甲醇和水供料的燃料电池，包括蒸发器，所述蒸发器与高温燃料电池电堆相连，所述蒸发器设有甲醇进料口、水进料口和气体出料口，所述蒸发器底部设有加热装置，内部设有多层蒸发板，每层所述蒸发板上开有板孔，蒸发后的甲醇和水混合蒸汽通过蒸发板的板孔进入与高温燃料电池电堆，所述气体出料口设有铜锌基网，所述铜锌基网表面涂覆催化剂，能够对甲醇和水的混合蒸汽进行处理生成H₂、CO₂、微量CO、水蒸气，提高了制氢效率和甲醇转化率。

进一步地，所述高温燃料电池电堆由多个单电池板组成，所述单电池板为7层结构从左到右依次为阳极板、阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极扩散层、阴极板，不同数量的单电池压制成不同功率的电堆。该燃料电池温度控制在150-200摄氏度之间，属于高温燃料电池。氢气经由极板流场进入阳极扩散层，经催化反应电离生成H^＋和电子，H^＋经质子交换膜传递至电池阴极侧，产生的电子由导电物质，经外电路送至阴极；与此同时，氧气经由阴极板流场进入阴极扩散层，在阴极催化层中与阳极生成并传递至电池阴极侧的H^＋及电子反应生成水。高温电堆反应过程中产生的热量，导回蒸发器为甲醇水蒸发提供能量。