專利名稱：液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體燃料電池領(lǐng)域，特別涉及的是一種用于液體燃料電池 自動循環(huán)進料的裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，由于不受"卡諾循 環(huán)"的限制，其理論轉(zhuǎn)化效率遠高于傳統(tǒng)熱機。近幾十年，由于對能源和 環(huán)境問題的日益關(guān)注，世界各國如美國、日本都在加大對燃料電池研究和 開發(fā)的投入。液體燃料電池由于能量密度高、燃料便于攜帶和存儲、適用 于便攜式電子產(chǎn)品而成為國內(nèi)外研究的熱點領(lǐng)域。目前的液體燃料電池的 燃料供給大多需要由外部電源驅(qū)動的燃料泵，需消耗大量電能，增加了燃 料電池的寄生功耗，也增大了電池的體積，降低了電池的能量密度。無源
燃料泵或無泵的液體燃料供給方式可解決寄生功耗問題。美國專利(us
6645655 Bl)提出一種直接甲醇燃料電池的進料系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用二氧化碳 驅(qū)動的氣泡泵，不需外部電源，但該燃料泵制作工藝復(fù)雜。中國專利(CN 1617376A， CN 1617377A)提出用彈簧壓緊或者本身有彈性的儲液膠囊擠壓 儲液膠囊內(nèi)部的液體燃料實現(xiàn)對液體燃料電池的燃料補充，但燃料的補充 量要靠流量調(diào)節(jié)閥來控制，需要通過計算電池放電情況人工調(diào)節(jié)流量。文 南犬(Q. Ye， T. S. Zhao， ，， A natural-circulation fuel delivery system for direct methanol fuel cells" ， /c朋7 of尸?！篴r 5b〃化es， 147， 2005， pp. 196 - 202)提出直接甲醇燃料電池陽極有蛇形流場的自循環(huán)系統(tǒng)， 但由于甲醇燃料從燃料電池陽極反應(yīng)區(qū)的底部通過蛇形溝道到達反應(yīng)區(qū)的 頂部時濃度己經(jīng)很低，二氧化碳氣泡含量很高，導(dǎo)致燃料電池反應(yīng)不均勻， 易損壞膜電極。文獻(Y. H. Chan， T. S. Zhao， R. Chen, C. Xu ， "A self—regulated passive fuel—feed system for passive direct methanol fuel cells", /0〃r/7sJ 尸o『er 5b〃rces， 176， 2008， pp.183 - 190)利 用直接甲醇燃料電池生成的二氧化碳氣體聚集產(chǎn)生的壓力推動單向閥開啟 補充液體甲醇燃料，但該機構(gòu)復(fù)雜，制作成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)難點是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺欠，提供一種結(jié)構(gòu) 簡單、成本低、工作穩(wěn)定、性能可靠并可根據(jù)電池放電情況自動調(diào)節(jié)燃料 補充量的液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置，它
由自動循環(huán)進料裝置和液體燃料電池兩部分組成；在自動循環(huán)進料裝置中，
氣液分離帽1通過密封膠2粘結(jié)到外殼3的上端孔a中，在外殼3的內(nèi)腔 的上部有一總儲液池b，內(nèi)腔的下部有一個反應(yīng)區(qū)燃料腔e，兩者中間有一 橫筋，筋上開有管孔c和排氣孔f;進料管5通過密封膠4粘結(jié)在管孔c中， 進料管5為空心結(jié)構(gòu)，其下端有一個斜面d，進料管5的長度抵到反應(yīng)區(qū)燃 料腔e底部；外殼3的左部安裝蓋板12，外殼3的右部安裝陽極端板18， 三者通過2套上螺栓10和上螺母11固定在一起；總儲液池b和反應(yīng)區(qū)燃 料腔e中裝有液體燃料9;在液體燃料電池中，陽極端板18的右面依次安 裝有陽極極板17、膜電極16、陰極極板15和陰極端板14，由4套下螺栓 6和下螺母13將自動循環(huán)進料裝置和液體燃料電池固定在一起；陰極極板 15和陽極極板17上分別連接有導(dǎo)線19和導(dǎo)線20。
一種液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置，液體燃料電池中的陽極端板 18、陽極極板17、陰極極板15和陰極端板14上分別開有若干個均勻分布
的進料孔g。
本發(fā)明的顯著效果是裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作穩(wěn)定、性能可靠； 實現(xiàn)了液體燃料電池根據(jù)放電情況自動調(diào)節(jié)燃料補充量，無需人工調(diào)節(jié)。


圖1是液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置的主視圖，圖2是圖1的左視 圖，圖3是圖2的A-A剖視圖。其中1-氣液分離帽，2-密封膠，3-外殼， 4-密封膠，5-進料管，6-螺栓，7-生成的小氣泡，8-聚集的大氣泡，9-液 體燃料，10-上螺栓，11-上螺母，12-蓋板，13-下螺母，14-陰極端板，15-陰極極板，16-膜電極，17-陽極極板，18-陽極端板，19-導(dǎo)線，20-導(dǎo)線， a-上端孔，b-總儲液池，c-管孔，d-斜面，e-反應(yīng)區(qū)燃料腔，f-排氣孔， g-進料孔。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細說明本發(fā)明的實施。如圖l、 2、 3所示， 導(dǎo)線19和導(dǎo)線20兩端接負載時，液體燃料電池放電工作，反應(yīng)區(qū)燃料腔e 中的液體燃料9選用甲醇水溶液或乙醇水溶液時，通過陽極端板18和陽極 極板17上的進料孔g到達燃料電池的膜電極14左側(cè)反應(yīng)生成二氧化碳小 氣泡7、質(zhì)子和電子CH3OH + H20">C02+6H++6e'(甲醇水溶液)， C2H5OH + 3H20 —2C02+12H++12e-(乙醇水溶液)，同時空氣中的氧氣通過 陰極端板14和陰極極板15上的進料孔g到達膜電極14右側(cè)，和從陽極穿 過膜電極的質(zhì)子和從陽極通過外電路到達陰極的電子反應(yīng)生成水 6H+ + 6e-+3/202 — 3H20 (甲醇水溶液)，12H++ 12e-+ 302 — 6H20 (乙醇水 溶液)。陽極反應(yīng)生成的二氧化碳小氣泡7在反應(yīng)區(qū)燃料腔e上部聚集，當 聚集的大氣泡8壓力達到某一臨界值時會從排氣孔f排入總儲液池b，再由
氣液分離帽1排出，此時反應(yīng)區(qū)燃料腔e內(nèi)部形成的負壓會將液體燃料9
通過進料管5從總儲液池b中吸入反應(yīng)區(qū)燃料腔e底部，完成燃料的補充。 而燃料電池不斷反應(yīng)生成的小氣泡7上浮的過程中不斷攪拌反應(yīng)區(qū)燃料腔e 中的液體燃料，使燃料濃度很快均勻。如前述化學(xué)反應(yīng)式所示，液體燃料 電池放電工作時液體燃料反應(yīng)生成的氣體量和電子量遵循一個確定的比例 關(guān)系，放電電流越大，生成氣體量也就越多，反應(yīng)區(qū)燃料腔e中排出氣體 量越多，通過進料管5補充的液體燃料也就越多，液體燃料電池就可以保 持一個較大的電流持續(xù)放電，這樣生成氣體的排出和液體燃料的補充可以 不斷循環(huán)，此過程無需人工調(diào)節(jié)。氣液分離帽1可從上端孔a中取出，以 從上端孔a中向總儲液池b中補充液體燃料。液體燃料9還可選用甲酸或 二甲醚水溶液。
本發(fā)明實現(xiàn)了液體燃料電池生成氣體和反應(yīng)液體的自動驅(qū)替，并可根 據(jù)負載情況自動調(diào)節(jié)液體燃料的補充量，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，可長期穩(wěn)定可 靠工作。
權(quán)利要求
1、一種液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置，它由自動循環(huán)進料裝置和液體燃料電池兩部分組成，其特征是在自動循環(huán)進料裝置中，氣液分離帽1通過密封膠2粘結(jié)到外殼3的上端孔a中，在外殼3的內(nèi)腔的上部有一總儲液池b，內(nèi)腔的下部有一個反應(yīng)區(qū)燃料腔e，兩者中間有一橫筋，筋上開有管孔c和排氣孔f；進料管5通過密封膠4粘結(jié)在管孔c中，進料管5為空心結(jié)構(gòu)，其下端有一個斜面d，進料管5的長度抵到反應(yīng)區(qū)燃料腔e底部；外殼3的左部安裝蓋板12，外殼3的右部安裝陽極端板18，三者通過2套上螺栓10和上螺母11固定在一起；總儲液池b和反應(yīng)區(qū)燃料腔e中裝有液體燃料9；在液體燃料電池中，陽極端板18的右面依次安裝有陽極極板17、膜電極16、陰極極板15和陰極端板14，由4套下螺栓6和下螺母13將自動循環(huán)進料裝置和液體燃料電池固定在一起；陰極極板15和陽極極板17上分別連接有導(dǎo)線19和導(dǎo)線20。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置，其液體燃料 電池的特征是，液體燃料電池中的陽極端板18、陽極極板17、陰極極板15 和陰極端板14上分別開有若干個均勻分布的進料孔g。
全文摘要
本發(fā)明一種液體燃料電池自動循環(huán)進料裝置屬于液體燃料電池領(lǐng)域，特別涉及的是一種用于液體燃料電池自動循環(huán)進料的裝置。它由自動循環(huán)進料裝置和液體燃料電池兩部分組成。在自動循環(huán)進料裝置中，氣液分離帽通過密封膠粘結(jié)到外殼的上端孔中，在外殼的內(nèi)腔的上部有一總儲液池，內(nèi)腔的下部有一個反應(yīng)區(qū)燃料腔，兩者中間有一橫筋。在液體燃料電池中，陽極端板的右面依次安裝有陽極極板、膜電極、陰極極板和陰極端板，由螺栓和螺母將自動循環(huán)進料裝置和液體燃料電池固定在一起。該裝置可由燃料電池工作時生成的氣體自動控制液體燃料通過進料管從總儲液池注入反應(yīng)區(qū)燃料腔，無需外部動力，并具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作穩(wěn)定、性能可靠。
文檔編號H01M10/38GK101388473SQ20081022849
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者沖 劉, 征 徐, 朱應(yīng)利, 李苗苗, 梁軍生, 王立鼎, 馬天亮 申請人:大連理工大學(xué)