專利名稱：高功率納米水解燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型關(guān)于一種高功率納米水解燃料電池。
背景技術(shù)：
由于燃料取得相對較為容易、發(fā)電效率高、用途廣，以及技術(shù)發(fā)展日趨成熟穩(wěn)定， 在諸多清潔的新能源中，以燃料電池的發(fā)展最受重視。燃料電池(Fuel Cell)是一種發(fā)電裝置，但不像一般非充電電池用完就丟棄，也不像充電電池用完須繼續(xù)充電，而是繼續(xù)添加燃料-氫以維持其電力。氫氣由燃料電池的陰極進入，氧氣(或空氣)則由陽極進入燃料電池；經(jīng)由質(zhì)子交換膜Pt等金屬離子與催化劑的作用下，氫離子、氧離子發(fā)生質(zhì)子反應(yīng)，排放水出來，形成電子電位差產(chǎn)生電力，因此，水可以說是燃料電池唯一的排放物。但是，目前的燃料電池所遭遇的問題為反應(yīng)速率慢，所以所生成的電流量相當(dāng)?shù)男?，必需要大量用貴重金屬如白金、黃金及稀土材料，產(chǎn)品單價太高未能普及，有必要改進現(xiàn)今電解槽的組成及結(jié)構(gòu)以增加反應(yīng)效率，所以也增加所生成的電流降低成本。而且目前的水燃料電池，限于小瓦數(shù)使用，最多只能在5W以內(nèi)！為解決上述的現(xiàn)有技術(shù)不足之處，本實用新型的目的在提供一創(chuàng)新的燃料電池， 以期改良現(xiàn)有技術(shù)中的難點。

實用新型內(nèi)容為達到上述目的，本實用新型提供了一種納米水解燃料電池，本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，且整體作用可以在常溫下進行，一般低溫燃料電池的反應(yīng)溫度高達80°C到200°C，本實用新型的反應(yīng)溫度已甚低于此一溫度。本實用新型的主要目的在于提供一種納米水解燃料電池，包括一電解槽、一正極電解件及一負(fù)極電解件；該電解槽為一氣密的容器體，其內(nèi)部空間進一步可分隔為一正極電解槽及一負(fù)極電解槽，其中該負(fù)極電解槽分別與該正極電解槽相互鄰設(shè)，于該負(fù)極電解槽的一側(cè)設(shè)有一個氫氣輸入管用于輸入氫氣；于該正極電解槽的一側(cè)設(shè)有一個氧氣輸入管以輸入氧氣或空氣。一離子交換膜位于該正極電解槽與該負(fù)極電解槽間以于電解過程中避免因為離子滲透而影響電解反應(yīng)的過程，其中前述的正極電解件對應(yīng)設(shè)于正極電解槽之中；前述之負(fù)極電解件對應(yīng)設(shè)于負(fù)極電解槽之中；其中該正極電解件及該負(fù)極電解件為具有高還原性的金屬所制，該高還原性的金屬為鐵、鈷、鎳、鋅、銅、鋁、鋰或稀土 ；且該正極電解件及該負(fù)極電解件的表面設(shè)置有由細(xì)微粉末，例如納米粉末(或更微細(xì)埃米粉末及皮米粉末等)所形成的金屬層，該金屬層是以濺鍍、電鍍、噴涂或是氣相沉積方式在該正極電解件及該負(fù)極電解件上而形成。其中尚可于電解液添加納米金屬粉末，即電解液中添加納米金屬稀土材料。于該正負(fù)極電解槽納米金屬稀土材料各自用不同特性，經(jīng)由納米催化劑的作用下打斷H2O連接鍵，讓2個氫及1個氧各自分離，促使陰極電解槽納米金屬稀土粉末材料產(chǎn)生氫離子，負(fù)極電解槽納米金屬稀土粉末材料產(chǎn)生氧離子，再經(jīng)之間納米金屬質(zhì)子膜交換及催化劑的作用下發(fā)生質(zhì)子反應(yīng)，陽極電子則經(jīng)由外電路形成電流后到達陰極；形成電位差而產(chǎn)生電力。本實用新型的燃料電池的優(yōu)點在于不需用大量昂貴的貴重金屬，可節(jié)省成本。不用外加氫氣及昂貴的儲氫設(shè)備，沒有高壓之下更可安全使用。一般水電池只能在幾瓦內(nèi)電力使用的缺點，本實用新型沒有高功率限制。由下文的說明可更進一步了解本實用新型的特征及其優(yōu)點，閱讀時并請參考附圖。

圖1為本實用新型的配置示意圖。圖2為本實用新型的局部元件側(cè)視圖。圖3所示本實用新型中于電解液添加納米金屬粉末。10電解槽 11負(fù)極電解槽 12正極電解槽13離子交換膜 20負(fù)極電解件 30正極電解件50金屬層 80納米金屬粉末
具體實施方式
為使本實用新型的特征、內(nèi)容與優(yōu)點及其所能達成的功效，現(xiàn)將本實用新型配合附圖，并以實施例的表達形式詳細(xì)說明如下，而其中所使用的附圖，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本實用新型實施后的真實比例與精準(zhǔn)配置，故不應(yīng)就所附的附圖的比例與配置關(guān)系局限本實用新型的專利范圍，合先敘明。請參配合參看圖1所示，本實用新型水解燃料電池裝置結(jié)構(gòu)改良于一較佳之實施例中包括一電解槽10、一負(fù)極電解件20及一正極電解件30。前述的電解槽10為一氣密的容器體，其內(nèi)部空間進一步可分隔為一負(fù)極電解槽 11及一正極電解槽12，其中該正極電解槽12分別與該負(fù)極電解槽11相互鄰設(shè)，且于負(fù)極電解槽11與正極電解槽12間設(shè)有離子交換膜13以于電解過程中避免因為離子滲透而影響電解反應(yīng)的過程，其中離子交換膜13可為現(xiàn)有技術(shù)中的離子交換半透膜。于該負(fù)極電解槽11的一側(cè)設(shè)有一氫氣輸入管用于輸入氫氣。于該正極電解槽12的一側(cè)設(shè)有一氧氣輸入管以輸入氧氣或空氣。請進一步配合參考圖2所示，前述的負(fù)極電解件20對應(yīng)設(shè)于負(fù)極電解槽11之中。 前述的正極電解件30對應(yīng)設(shè)于正極電解槽12之中。這些電極可為現(xiàn)有技術(shù)中的常用電極材料。其中該負(fù)極電解件20及該正極電解件30為具有高還原性的金屬所制，例如鐵、 鈷、鎳、鋅、銅、鋁、鋰、稀土或石墨等等。本實用新型中，利用濺鍍、電鍍方式、噴涂方式或是氣相沉積方式于該負(fù)極電解件20及該正極電解件30的表面設(shè)置有由超細(xì)微粉末，例如納米粉末(或更微細(xì)的埃米粉末及皮米粉末)所形成的金屬層50。納米粉末(或更微細(xì)的埃米粉末及皮米粉末)金屬層50的材料為具有微細(xì)的顆粒的特性，所以單位面積的原子數(shù)大大的增加，也就使整個作用面積增加，跟著提升了電解的效率。所以降低成本，使得本實用新型的氫氣產(chǎn)生器可以全面的商業(yè)化。[0023]本實用新型中的納米粉末(或更微細(xì)的埃米粉末及皮米粉末)金屬層50也可以是一套裝方式安裝在該負(fù)極電解件20及一正極電解件30的表面。本實用新型中的作用說明如下氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣(或空氣)則由陰極進入燃料電池；經(jīng)由質(zhì)子交換膜Pt等金屬離子與催化劑的作用下，氫離子、氧離子發(fā)生質(zhì)子反應(yīng)，排放水出來，形成電子電位差產(chǎn)生電力，因此，水可說是燃料電池唯一的排放物。其中尚可于電解液添加納米金屬粉末，即電解水中添加納米金屬稀土材料。于該正負(fù)極電解槽納米金屬稀土材料各自用不同特性，經(jīng)由納米催化劑的作用之下打斷H20連接鍵，讓2個氫及1個氧各自分離，促使陰極電解槽納米金屬稀土粉末材料產(chǎn)生氫離子，正極電解槽納米金屬稀土粉末材料產(chǎn)生氧離子，再經(jīng)之間納米金屬質(zhì)子模交換及催化劑的作用下發(fā)生質(zhì)子反應(yīng)，陽極電子則經(jīng)由外電路形成電流后到達陰極(如圖1所示)；形成電位差而產(chǎn)生電力。請參考圖3，本實用新型于電解液添加納米金屬粉末80，即電解水中添加納米金屬稀土粉末材料，如稀土類材料，黃金，白金等材料，或如鐵、鈷、鎳、鋅、銅、鋁、鋰稀土或石墨等。所以本實用新型的燃料電池勿需再外掛氫氣筒，解決了氫氣儲存設(shè)備中安全及成本的問題。也使得燃料電池的成本大大的降低。經(jīng)由本實用新型的燃料電池其特性為不用大量昂貴的貴重金屬，可節(jié)省成本。不用外加氫氣及昂貴的儲氫設(shè)備，沒有高壓之下更可安全使用。一般水電池只能在幾瓦內(nèi)電力使用的缺點，本實用新型沒有高功率限制。本實用新型的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，且整體作用可以在常溫下進行，一般低溫燃料電池的反應(yīng)溫度高達80°C到200°C，本實用新型的反應(yīng)溫度在常溫中工作已甚低于此一溫度。燃料電池的組成材料簡單，結(jié)構(gòu)模組化，使得應(yīng)用范圍廣泛。應(yīng)用領(lǐng)域包含太空能源、生命維持系統(tǒng)、潛水艇動力、公車、汽機車、腳踏車、分散各種大電力發(fā)電機、家用獨立發(fā)電、工商業(yè)備用發(fā)電系統(tǒng)、筆電、PDA、手機、電器產(chǎn)品攜帶式電源、軍事國防用途的電源設(shè)備及核能發(fā)電中的核聚變發(fā)電等。以上所述的實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟習(xí)此項技藝之人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，當(dāng)不能以之限定本實用新型的專利范圍，即大凡依本實用新型所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種納米水解燃料電池，其特征在于包含一個電解槽、電解槽中設(shè)有一個正極電解件及一個負(fù)極電解件； 該電解槽為一個氣密的容器體，其內(nèi)部空間分隔為一個正極電解槽及一個負(fù)極電解槽，其中該負(fù)極電解槽分別與該正極電解槽相互鄰設(shè)；一個離子交換膜位于該正極電解槽與該負(fù)極電解槽間；其中前述的正極電解件對應(yīng)設(shè)于正極電解槽之中；前述的負(fù)極電解件對應(yīng)設(shè)于負(fù)極電解槽之中；以及其中該正極電解件及該負(fù)極電解件為具有高還原性的金屬所制；且該正極電解件及該負(fù)極電解件的表面設(shè)置有由細(xì)微粉末所形成的金屬層。
2.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于于該負(fù)極電解槽的一側(cè)設(shè)有一個氫氣輸入管用于輸入氫氣；于該正極電解槽的一側(cè)設(shè)有一個氧氣輸入管以輸入氧氣或空氣；氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣或空氣則由陰極進入燃料電池。
3.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于所述離子交換膜為離子交換半透膜。
4.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于該正極電解件及該負(fù)極電解件為具有高還原性的金屬所制成。
5.如權(quán)利要求4的納米水解燃料電池，其特征在于該高還原性的金屬為鐵、鈷、鎳、 鋅、銅、鋁、鋰或稀土。
6.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于該正極電解件及該負(fù)極電解件為石墨。
7.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于所述金屬層是以濺鍍、電鍍、噴涂或是氣相沉積方式在該正極電解件及該負(fù)極電解件上而形成。
8.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于所述金屬層是以套裝方式安裝在該正極電解件及該負(fù)極電解件的表面而形成。
9.如權(quán)利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于所述細(xì)微粉末為納米粉末、埃米粉末或皮米粉末。
專利摘要一種高功率納米水解燃料電池，包含一電解槽、一正極電解件及一負(fù)極電解件；該電解槽為一氣密的容器體，其內(nèi)部空間進一步分隔為一正極電解槽及一負(fù)極電解槽，其中該負(fù)極電解槽分別與該正極電解槽相互鄰設(shè)；一離子交換膜位于該正極電解槽與該負(fù)極電解槽間以于電解過程中避免因為離子滲透而影響電解反應(yīng)的過程，其中前述的正極電解件對應(yīng)設(shè)于正極電解槽之中；前述的負(fù)極電解件對應(yīng)設(shè)于負(fù)極電解槽之中；其中該正極電解件及該負(fù)極電解件為具有高還原性的金屬所制；且該正極電解件及該負(fù)極電解件的表面設(shè)置有由納米粉末(或更微細(xì)的埃米粉末及皮米粉末)所形成的金屬層。其中可于電解液添加納米金屬粉末，即電解液中添加納米金屬稀土粉末材料。
文檔編號H01M8/08GK202094219SQ201120038668
公開日2011年12月28日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者王救 申請人:王救