[发明专利]一种气液两用式的直接甲醇燃料电池

说明书

本发明提供一种气液两用式的直接甲醇燃料电池，包括液态甲醇腔、液体汽化装置、气态甲醇腔，液体汽化装置安装在液态甲醇腔与气态甲醇腔之间。一侧为液体供料的甲醇燃料电池，背对的另一侧为液体汽化后的气态供料的甲醇燃料电池。气态侧是通过PTC和挥发棒加热挥发的方式，把液态甲醇汽化供给到甲醇燃料电池阳极，既解决常温下直接甲醇燃料电池所需温度不够的问题，又减少甲醇渗透损失，利于提高直接甲醇燃料电池的输出电压及功率密度。气液两用的直接甲醇燃料电池的输出可以为PTC加热片提供电压组成自适应系统，不需额外电源。

技术领域

本发明属于直接甲醇燃料电池技术领域，具体涉及一种气液两用式的直接甲醇燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种电化学的发电装置，通过电化学反应将持续供给的燃料和氧化剂的化学能连续不断地转化为电能。相对内燃机而言，它不受卡诺循环的限制，能量转化效率高；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物，二氧化碳的排放量也比常规放电厂少40％以上；相对蓄电池而言，燃料电池的能量密度和功率密度高，且无需等待充电。由于这些突出的优点，燃料电池技术的研究与开发备受各国政府与公司的关注，被认为是21世纪首选的、洁净的、高效的发电技术。燃料电池的研究与开发，不仅有利于能源工业和电池工业的发展，而且必将推动电子工业、材料工业、医疗通讯等领域的技术进步，对提高资源利用率和解决环境污染问题等国家战略需求具有重要意义。

直接甲醇燃料电池使用甲醇作为燃料，具有燃料来源丰富、价格低廉、操作方便和易于小型化等优点，其阴极的反应物为空气中的氧气，反应产物为水。现在直接甲醇燃料电池研究领域，主要有液体进料和气体进料两类，常用的直接甲醇燃料电池供料大都是液态甲醇，液态甲醇供料比气态甲醇供料所产生的甲醇渗透电压损失略大，直接甲醇燃料电池的工作温度低于150℃，且最佳工作温度在40℃到85℃之间。常温情况下，直接甲醇燃料电池无法得到较好的输出功率密度，提供合适的温度有利于提高电池的电压和功率密度。液态甲醇燃料电池受到甲醇的渗透、质量传输以及水管理的影响比较大，尤其是受到甲醇渗透的影响，甲醇从阳极直接透过膜进入阴极与氧气发生反应而未产生电能，浪费了燃料，又由于甲醇渗透跟阳极催化层甲醇浓度正相关，所以也制约了液体甲醇使用更高浓度的甲醇。控制阳极温度和甲醇浓度在合理范围，是提高甲醇燃料电池性能重要的两大因素，同时控制好这两个因素，有利于甲醇燃料电池性能大步提升。气体进料主要采用多孔碳、硅胶膜、多孔蒸发垫等汽化装置，虽然解决了气体进料的问题，但是对于甲醇燃料电池而言，仍然无法使其达到合适的反应温度。

PTC加热片是能够把温度稳定在特定值的加热装置。PTC是“正温度系数(PositiveTemperature Coefficient)”的英文缩写，作为一种新型热敏电阻材料，其主要用途可分为开关和发热两大类别。利用PTC材料具有热敏、限流、延时等的开关特性和无触点、无噪声使用寿命长的特点，以及发热类PTC性能稳定、升温迅速、受电源电压波动影响小的特性，可应用于冰箱启动、电机变压器保护、程控交换机保护及驱蚊器、卷发烫发器、电熨斗等小家电产品。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种气液两用式的直接甲醇燃料电池，采用PTC加热片和挥发性芯棒组合装置，连接液体甲醇腔与气体甲醇腔，组成新型气液两用双输出式的直接甲醇燃料电池结构，一侧为液体供料的甲醇燃料电池，背对的另一侧为液体汽化后的气态供料的甲醇燃料电池。气态侧是通过PTC和挥发棒加热挥发的方式，把液态甲醇汽化供给到甲醇燃料电池阳极，既解决常温下直接甲醇燃料电池所需温度不够的问题，又减少甲醇渗透损失，利于提高直接甲醇燃料电池的输出电压及功率密度。气液两用双输出式的直接甲醇燃料电池，可通过自身内部和外围串联或并联连接形成一个单输出的电池组。

本发明通过如下方案去实现：

一种气液两用式的直接甲醇燃料电池，包括液态甲醇腔、液体汽化装置、气态甲醇腔，液体汽化装置安装在液态甲醇腔与气态甲醇腔之间。