[发明专利]一种促进氢燃料电池氢原子加速分解的方法

说明书

本发明属于氢燃料电池技术领域，尤其是一种促进氢燃料电池氢原子加速分解的方法，步骤一、氢气制备，通过发酵制氢或光合制氢；步骤二、氧气制备，通过空气降温液化制备氧气；步骤三、储能，通过高压储罐对步骤一和步骤二制备的氢气和氧气进行储存；步骤四、催化剂准备，采用碳载PtNi催化剂；步骤五、稳恒磁场制作，在氢燃料发动机内安装稀土永磁材料，对氢燃料发动机内制作一个稳恒磁场。该促进氢燃料电池氢原子加速分解的方法，通过设置稳恒磁场，在PEMFC阳极侧加载垂直磁场时,其最大输出功率提高更大,在阳极侧加载390 mT的磁场时,其PEMFC最大输出功率密度可以达到73.38 mW/cm‑2。同时一定强度的加载磁场还可以提升PEMFC输出功率的稳定性。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种促进氢燃料电池氢原子加速分解的方法。

背景技术

氢燃料电池利用氢与氧的化学变化来产生电力，氢气会从燃料电池阳极进入，透过阳极催化剂分解成氢离子与电子，之后电子会经由外电路形成电流抵达阴极，电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。氢气失去电子后，氢离子则会通过质子交换膜到隔壁的阴极；阴极则是氧气进入的地方，氢离子、电子跟氧气会在阴极催化剂的帮助下产生反应与水。

由于目前质子交换膜燃料电池需要用贵金属铂(Pt)作为催化剂，而且铂 (Pt)在反应过程中受CO的作用会“中毒”而失效。铂(Pt)的使用和铂(Pt) 的失效使质子交换膜燃料电池的造价持高不下。

本发明是在氢燃料发动机内安装稀土永磁材料，氢原子在强磁场中发生磁能级分裂，稀土永磁材料帮助催化剂分解氢原子，减少催化剂的使用量。

发明内容

基于现有的技术问题，本发明提出了一种促进氢燃料电池氢原子加速分解的方法。

本发明提出的一种促进氢燃料电池氢原子加速分解的方法，步骤一、氢气制备，通过发酵制氢或光合制氢；

步骤二、氧气制备，通过空气降温液化制备氧气；

步骤三、储能，通过高压储罐对步骤一和步骤二制备的氢气和氧气进行储存；

步骤四、催化剂准备，采用碳载PtNi催化剂；

步骤五、稳恒磁场制作，在氢燃料发动机内安装稀土永磁材料，对氢燃料发动机内制作一个稳恒磁场。

优选地，所述步骤一中氢气制备主要采用将污泥和有机垃圾通过加入蒸馏水制备混合溶液，然后将细胞浓度为1*1010个/L的产氢细菌菌液，以8％-13％的体积比例接种于发酵罐的培养液中，在发酵罐温度为40℃-45℃、搅拌速率为 120-180r/min的环境下进行厌氧发酵。

优选地，所述步骤一中在发酵罐中发酵25-35h后，通过计量泵将60％-75％的发酵液泵入密闭生物制氢反应设备中，厌氧微生物将混合物中的碳水化合物进行分解为H2和低分子有机酸和醇类物质，用于厌氧发酵的混合物的温度通过恒温水浴锅控制为38±1℃，H2通过导气管，引入量气管，调节平衡瓶的液面高度与量气管的液面高度一致。

优选地，所述步骤二中氧气制备采用工业制氧方法，由于氮气和氧气的沸点不同，通过空气降温液化得到液氧，然后再升温得到氧气。

优选地，所述步骤五中稳恒磁场制作，在PEMFC阳极侧加载垂直磁场。

优选地，所述发酵装置包括支撑管，所述支撑管的顶部固定连接有发酵罐本体，所述支撑管的内壁固定连接有功能管，所述功能管的两端均与支撑管道额内壁固定连接，所述功能管的内顶壁固定连通有进料管，两个所述进料管均位于功能管的左半部分，所述进料管的一端贯穿并延伸至发酵罐本体的内壁。