專利名稱：具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬燃料電池及其制造領(lǐng)域涉及具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置，特別是通過從外部供給的燃料和空氣進(jìn)行電化學(xué)性反應(yīng)的發(fā)電裝置自身具備有加濕部，從而使發(fā)電效率提高、體積變小的具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
一般來講，燃料電池為將燃料能源轉(zhuǎn)化為電能的裝置，這樣的燃料電池通常以高分子電解質(zhì)膜為中心，兩側(cè)附著了多孔質(zhì)的陽極和陰極，在陽極(氧化電極或燃料極)發(fā)生了用做燃料的氫氣的電化學(xué)性的氧化反應(yīng)，在陰極(還原電極或空氣極)發(fā)生了做為氧化劑的氧氣的電化學(xué)性的還原反應(yīng)，通過這兩個(gè)反應(yīng)所產(chǎn)生的電子的移動(dòng)就產(chǎn)生了電能。
類似這樣在燃料電池供給的氫氣是將LNG(液化天然氣)，LPG(液化石油氣)，CH3OH甲醇)，汽油等碳?xì)浠衔锵盗腥剂?CH系列)，在重整反應(yīng)器中通過脫磺工程→重整反應(yīng)→氫氣精制工程，精制了氫氣，以氣體狀態(tài)使用的PEMFC系統(tǒng)，以及將固體狀態(tài)的BH4-制成水溶液狀態(tài)直接作為原料使用的BFC系統(tǒng)等被廣泛介紹。
以往BFC系統(tǒng)的構(gòu)造正如圖1所示燃料電池(1)的整體構(gòu)成是在產(chǎn)生電能的發(fā)電裝置(10)的一側(cè)為了儲(chǔ)藏水溶液狀態(tài)的BH4-，具備了有燃料儲(chǔ)罐(2)，在此燃料儲(chǔ)罐(2)和發(fā)電裝置(10)的陽極中是用燃料供給線路(3)和燃料回收線路(4)來連接的，在此燃料供給線路(3)中為了抽吸燃料而設(shè)置了燃料泵(5)。
再有，上述發(fā)電裝置(10)的陰極中設(shè)置了空氣供給線路(6)和空氣排出線路(7)，在此空氣供給線路(6)中為了抽吸供給的空氣而設(shè)置了空氣泵(8)，在此空氣泵(8)和上述發(fā)電裝置(10)之間為了給上述空氣供給線路(6)中的空氣加濕而設(shè)置了空氣加濕部(11)。
如上所述構(gòu)成的以往技術(shù)的燃料電池(1)，如果打開機(jī)器開關(guān)的話，上述燃料泵(5)將抽吸儲(chǔ)藏在上述燃料儲(chǔ)罐(2)的水溶液狀態(tài)的BH4-，通過上述燃料供給線路(3)供給到上述發(fā)電裝置(10)的陽極中，與此同時(shí)，啟動(dòng)上述空氣泵(8)，通過上述空氣供給線路(6)向上述發(fā)電機(jī)裝置的陰極供給空氣。
向上述發(fā)電裝置(10)供給的水溶液狀態(tài)的BH4-和空氣在發(fā)電機(jī)中的高分子電解質(zhì)膜之間流動(dòng)，在陽極中進(jìn)行了氫氣的電化學(xué)性的氧化反應(yīng)，而在陰極中進(jìn)行了氧氣的電化學(xué)性還原反應(yīng)，此時(shí)，因上述兩個(gè)反應(yīng)使電子進(jìn)行移動(dòng)而產(chǎn)生電能，此時(shí)，將產(chǎn)生的電能集聚在集電板上，即可作為能源來使用。
這時(shí)的反應(yīng)方程式是陽極E0＝1.24V陰極E0＝0.4V總合E0＝1.64V但是，如上所述的以往技術(shù)的燃料電池(1)為了得到活躍的反應(yīng)，通常都是另外再配置加濕器(11)，這樣的話，就導(dǎo)致了機(jī)器整體變大，而且還存在著制造費(fèi)用增大的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述以往技術(shù)的問題提出來的，本發(fā)明的目的是提供如下的具備加濕部的燃料電池的發(fā)電裝置，它是既提供給發(fā)電裝置內(nèi)側(cè)的空氣加濕部，又減小了燃料電池的整體大小，而且還降低制造單價(jià)的具備加濕部的燃料電池的發(fā)電裝置。
為了達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的具備加濕部的燃料電池的發(fā)電裝置是在電解質(zhì)膜的一側(cè)面上附著了供給燃料而產(chǎn)生電化學(xué)性的氧化反應(yīng)的陽極，而另一側(cè)面附著了供給空氣而產(chǎn)生電化學(xué)性的還原反應(yīng)的陰極，并由兩側(cè)的陽極和陰極接合而形成的膜-電極接合體；在膜-電極接合體的兩側(cè)緊密的組裝在陽極和陰極上形成燃料氣體以及氧氣含油氣體的流路的一對(duì)雙極板以及密著于上述雙極板外側(cè)面的用于集電的集電板構(gòu)成。
沿著上述雙極板的上端部的內(nèi)側(cè)面形成了一定深度的凹入槽；在此之間放置電解質(zhì)膜，其中在一側(cè)燃料流動(dòng)，另一側(cè)流動(dòng)空氣，此時(shí)，為了使包含在燃料中的一定量的水向空氣一側(cè)流動(dòng)來加濕空氣，所以準(zhǔn)備了加濕空間，即提供以此為特征的具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置。
優(yōu)點(diǎn)及積極效果正如上面所敘述的那樣，依據(jù)本發(fā)明的具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置是在能夠發(fā)電的發(fā)電部的上側(cè)，為了給向發(fā)電部供給的空氣進(jìn)行加濕，形成了加濕部，這樣的話，空氣就能在向上述發(fā)電部流入之前在加濕部中得到加濕，因此，在發(fā)電部中，依據(jù)燃料和被加濕的空氣產(chǎn)生了活躍的電化學(xué)性反應(yīng)，這樣不僅能提高發(fā)電的效率，而且還因加濕部無需另外單獨(dú)設(shè)置而是安裝在發(fā)電裝置內(nèi)部，所以發(fā)電裝置的整體可以制作的較小。


圖1是以往技術(shù)的燃料電池構(gòu)造的簡(jiǎn)要構(gòu)成示意圖。
圖2是本發(fā)明的具備加濕部的燃料電池的簡(jiǎn)要構(gòu)成示意圖。
圖3是本發(fā)明的發(fā)電裝置構(gòu)造的縱斷面示意圖。
圖4是本發(fā)明的膜-電極接合體的斜視示意圖。
圖5是本發(fā)明的雙極板的斜視示意圖。
各圖中1燃料電池、2燃料儲(chǔ)罐、3燃料供給線路、4燃料回收線路、5燃料泵、 6空氣供給線路、7空氣排出線路、8空氣泵、10發(fā)電裝置、 11空氣加濕部、100發(fā)電裝置、 101電解質(zhì)膜、102陽極、 103陰極、104膜-電極接合體、 105流路、106雙極板、106a流路槽、107集電板、109凹入槽、110加濕空間、 112區(qū)劃板、113滯留槽、114滯留槽形成肋拱、200發(fā)電部、300加濕部；LNG液化天然氣、LPG液化石油氣、CH3OH甲醇、 PEMFC高分子電解質(zhì)膜燃料電池、BFC硼燃料電池。
具體實(shí)施例如下參照上述構(gòu)成本發(fā)明的具備有加濕部的燃料電池發(fā)電裝置的實(shí)施圖例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2是本發(fā)明的具備有加濕部的燃料電池的簡(jiǎn)要構(gòu)成示意圖。如圖所示，形成燃料電池(1)的基本的構(gòu)造因?yàn)楹蛨D1的以往構(gòu)造同一，在這里就不詳細(xì)說明了。但是，需要清楚的是，本發(fā)明中的加濕部無需另外特意單獨(dú)配置，在發(fā)電裝置(100)的發(fā)電部(200)上側(cè)形成的為了向發(fā)電部(200)流入加濕空氣的加濕部(300)是在上述發(fā)電裝置(100)的內(nèi)部形成。
圖3是本發(fā)明的發(fā)電裝置構(gòu)造的縱斷面示意圖。圖4是依據(jù)本發(fā)明的膜-電極接合體的斜視示意圖。圖5是依據(jù)本發(fā)明的雙極板的斜視示意圖。如圖所示，依據(jù)本發(fā)明的具有加濕部的燃料電池發(fā)電裝置是在電解質(zhì)膜(101)的一側(cè)附著了陽極(102)，另一側(cè)附著了陰極(103)而形成的膜-電極接合體(104)的陽極(102)和陰極(103)的外側(cè)面上，為了形成燃料和空氣能夠分別流動(dòng)的流路(105)，緊密安裝了一對(duì)雙極板(106)，在此雙極板(106)的外側(cè)面緊密安裝了將產(chǎn)生集電的集電板(107)，從而形成了發(fā)電部(200)。
還有，如上所述的發(fā)電部(200)的上側(cè)沿著上述雙極板(106)的上端部的內(nèi)側(cè)面形成了一定深度的凹入槽(109)；在此之間放置電解質(zhì)膜(101)，其中在一側(cè)燃料流動(dòng)，另一側(cè)流動(dòng)空氣，此時(shí)，包含在燃料中的一定量的水向空氣一側(cè)流動(dòng)來加濕空氣，從而形成了具備有加濕空間(110)的加濕部(300)。
上述膜-電極接合體(104)的電解質(zhì)膜(101)是由高分子材料構(gòu)成的離子交換膜構(gòu)成的，已經(jīng)商品化的具有代表性的電解質(zhì)膜(101)有杜邦公司生產(chǎn)的Nafion膜，氫離子在傳遞的同時(shí)也起到阻擋氧氣和氫氣的接觸作用，陽極(102)和陰極(103)作為支持白金催化劑的支持體，以多孔性的復(fù)寫紙或者復(fù)寫布與電解質(zhì)膜(101)的兩側(cè)粘著構(gòu)成。
再有，附著了陽極(102)和陰極(103)的電解質(zhì)膜(101)的上端部沿著上側(cè)延長(zhǎng)形成，在上述加濕部(300)中空氣和燃料流動(dòng)時(shí)，為了劃分空氣和燃料使其不會(huì)相互混合具備有區(qū)劃板(112)，區(qū)劃板(112)形成如圖4中的點(diǎn)線表示。
還有，上述雙極板(106)是由精細(xì)質(zhì)的碳極板構(gòu)成的四角型板體，其內(nèi)側(cè)面與上述膜-電極接合體(104)的兩側(cè)面貼近時(shí)，為了能夠形成流路(105)從而形成了復(fù)數(shù)個(gè)流路槽(106a)。
再有，在形成了上述流路槽(106a)的上側(cè)形成了凹入槽(109)，在上述凹入槽(109)的內(nèi)側(cè)形成了燃料和空氣按鋸齒形流動(dòng)并滯留，從而產(chǎn)生大量濕氣的滯留槽(113)，同時(shí)，為了形成此滯留槽(113)有多個(gè)滯留槽形成肋拱(114)按一定間距交互形成。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)電裝置(100)的加濕部(300)中，被加濕的空氣供給到發(fā)電部(200)，從而形成了發(fā)電。
即，在加濕部(300)中分別供給的燃料和空氣放置在加濕部(300)，電解質(zhì)膜(101)的區(qū)劃板(112)之間，依據(jù)在其兩側(cè)以鋸齒形形成的滯留槽(113)，燃料和空氣按鋸齒形流動(dòng)，此時(shí)，燃料中的水通過電解質(zhì)膜(101)向空氣流動(dòng)的滯留槽(113)一側(cè)流動(dòng)，從而空氣得到了加濕。
再有，經(jīng)過上述滯留槽(113)的燃料和加濕的空氣依據(jù)發(fā)電部(200)的流路(105)流動(dòng)，陽極一側(cè)的流路(105)中供給了水溶液狀態(tài)的BH4-，陰極一側(cè)的流路(105)中供給了空氣，從而在電解質(zhì)膜(101)的陽極中產(chǎn)生了電化學(xué)性的氧化反應(yīng)，而在陰極中則產(chǎn)生了電化學(xué)性的還原反應(yīng)，依據(jù)這兩個(gè)反應(yīng)電子得到移動(dòng)產(chǎn)生了電，這樣產(chǎn)生的電集電于集電板(107)上。
在發(fā)電裝置(100)的內(nèi)部形成的加濕部(300)中，向發(fā)電部(200)供給加濕了的空氣，從而產(chǎn)生電化學(xué)性反應(yīng)，這樣的電化學(xué)性反應(yīng)由于得到了加濕了的空氣，其反應(yīng)將更加活躍，不僅僅提高了發(fā)電的效率，同時(shí)依據(jù)如上所述的為了給空氣加濕的加濕部(300)設(shè)置在發(fā)電裝置(100)的內(nèi)部，還能夠使燃料電池的整體較小。
權(quán)利要求
1.一種具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置由在電解質(zhì)膜的一側(cè)面上附著了供給的燃料而產(chǎn)生電化學(xué)性的氧化反應(yīng)的陽極，而另一側(cè)面附著了供給的空氣而產(chǎn)生電化學(xué)性的還原反應(yīng)的陰極，并由兩側(cè)的陽極和陰極接合而形成的膜-電極接合體；在膜-電極接合體的兩側(cè)緊密的組裝在陽極和陰極上形成燃料氣體以及氧氣含油氣體的流路的一對(duì)雙極板以及密著于上述雙極板外側(cè)面的用于集電的集電板構(gòu)成，其特征是沿著上述雙極板的上端部的內(nèi)側(cè)面形成了一定深度的凹入槽；在此之間放置電解質(zhì)膜，其中在一側(cè)燃料流動(dòng)，另一側(cè)流動(dòng)空氣，此時(shí)，包含在燃料中的一定量的水向空氣一側(cè)流動(dòng)來加濕空氣，所以具備了加濕空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置，其特征是在形成了上述流路槽的上側(cè)形成了凹入槽，在凹入槽的內(nèi)側(cè)形成了燃料和空氣按鋸齒形流動(dòng)并滯留從而產(chǎn)生大量濕氣的滯留槽，同時(shí)，為了形成此滯留槽有多個(gè)滯留槽形成肋拱按一定間距交互形成。
全文摘要
本發(fā)明屬燃料電池及其制造領(lǐng)域涉及一種具備加濕部的燃料電池發(fā)電裝置，解決供給燃料電池的空氣需要加濕增進(jìn)化學(xué)反應(yīng)而外設(shè)加濕部又使發(fā)電裝置變大的問題。它是在發(fā)電部(200)的上側(cè)，為了給向發(fā)電部(200)供給的空氣進(jìn)行加濕，形成了加濕部(300)，空氣就在向上述發(fā)電部(200)流入之前在加濕部(300)中得到加濕，因此，在發(fā)電部(200)中，依據(jù)燃料和被加濕的空氣產(chǎn)生了活躍的電化學(xué)性反應(yīng)，這樣不僅能提高發(fā)電的效率，而且還因加濕部(300)無需另外單獨(dú)設(shè)置而是安裝在發(fā)電裝置內(nèi)部，所以可使具備加濕部的燃料電池的發(fā)電裝置體積縮小并降低了制造單價(jià)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK1549379SQ0312983
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者李明浩, 黃龍俊, 金鐵煥, 高承兌, 許成根, 崔鴻, 曺泰熙, 樸明碩 申請(qǐng)人:樂金電子(天津)電器有限公司