含有聚合物電解質(zhì)膜的固態(tài)氫能源裝置制造方法
【專利摘要】含有聚合物電解質(zhì)膜的固態(tài)氫能源裝置。一種固態(tài)氫發(fā)電裝置,包括儲氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置、發(fā)電電池裝置等。所述儲氫裝置，包括儲氫瓶，儲氫瓶內(nèi)含有儲氫顆粒，該儲氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔；在儲氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器；所述儲氫瓶的殼體包括銅基合金內(nèi)膽和碳纖維增強層；所述發(fā)電電池裝置含有聚合物電解質(zhì)膜。
【專利說明】 含有聚合物電解質(zhì)膜的固態(tài)氫能源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種新型能源，尤其是一種固態(tài)氫電池，具體涉及儲氫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前汽車的動力普遍使用燃油，由于石油資源有限，人們不得不尋求新的替代能源，例如電能、太陽能等等。作為汽車燃油的替代物，包括已知的液化石油氣和液化天然氣。使用這些替代物的汽車排放的有害氣體相對較少，但是仍然未能從根本上解決能源及污染的問題。
[0003]氫氣作為燃料的應(yīng)用越來越受到重視，氣態(tài)的氫非常容易爆炸。在氫動力交通工具領(lǐng)域，可以將氫氣存儲在交通工具的車載高壓容器中。這樣的存儲系統(tǒng)在體積水平上效率不高，并且由于存儲壓力過高，例如5，000-10，OOOpsi (大約350-700 Bar)的氣壓，因而存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出一種固態(tài)氫發(fā)電裝置，以固態(tài)氫作為能源，將固態(tài)氫轉(zhuǎn)化為電能，用電能驅(qū)動電機做功。本固態(tài)氫發(fā)電裝置通過配套相關(guān)的輔助裝置，如儲氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置、發(fā)電電池裝置等，實現(xiàn)節(jié)省燃油及降低廢氣排放的目的。
[0005]所述儲氫裝置包括儲氫瓶,儲氫瓶內(nèi)含有儲氫顆粒，該儲氫顆粒能將活化后的氫氣，以固態(tài)形式儲存起來，并在吸熱時釋出儲存的氫氣。所述儲氫顆粒具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔。儲氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器。過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型或是由不銹鋼微密網(wǎng)制成，可允許氫氣流通而過濾阻止其它氣體及雜質(zhì)進入儲氫瓶內(nèi)。在將氫氣注入儲氫瓶時，氫氣經(jīng)過濾器進入儲氫瓶內(nèi)部，此時儲氫瓶內(nèi)含有的儲氫顆粒迅速吸收氫氣，經(jīng)過活化后，將大量氫分子轉(zhuǎn)化成固態(tài)氫而儲存于儲氫瓶內(nèi)部，使氫不再以高壓氣態(tài)的形式儲存，從而達到安全儲運目的。
[0006]所述氫氣供應(yīng)裝置可通過儲氫瓶氣孔處的導(dǎo)氣管將儲氫顆粒儲存的固態(tài)氫以氣態(tài)氫分子方式釋出，送入發(fā)電電池裝置。
[0007]所述發(fā)電電池裝置與一般的電池結(jié)構(gòu)類似，只是所采用的材料不同。
[0008]本發(fā)明提供的儲氫技術(shù)和發(fā)電裝置有效地解決了氣態(tài)儲存方式所存在的一系列問題，添補了該【技術(shù)領(lǐng)域】的空白，具有創(chuàng)新性。該儲氫技術(shù)及發(fā)電裝置可用于各種交通工具，以其安全可靠、短時高效、經(jīng)濟便捷、環(huán)保節(jié)能等特點，有著廣闊的發(fā)展前景。使用固態(tài)氫作為能源可以解決石油排放廢氣造成的環(huán)境污染，而且使用固態(tài)氫作為能源可以降低成本。
[0009]上述儲氫裝置所說的儲氫瓶內(nèi)含有儲氫顆粒，該儲氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔。在儲氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器。所述儲氫瓶的殼體包括銅基合金內(nèi)膽和碳纖維增強層。所述發(fā)電電池裝置由多孔質(zhì)氫燃料極和空氣極以及聚合物電解質(zhì)膜重疊構(gòu)成，所述聚合物電解質(zhì)膜含有氟聚合物，例如膨脹聚四氟乙烯。
[0010]進一步地，所述儲氫顆粒的平均直徑為50微米至80微米。
[0011]進一步地，所述儲氫顆粒是納米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷。納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。
[0012]進一步地，所述儲氫顆粒具有I至30微米的壁厚，優(yōu)選I至10微米的壁厚。
[0013]進一步地，所述儲氫顆粒的壁為多孔壁，所述多孔壁中的孔徑為50埃-1000埃，優(yōu)選多孔壁中的孔徑為200埃-500埃。
[0014]進一步地，所述過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型制成，或由不銹鋼微密網(wǎng)制成，且含有金屬鈕。
[0015]進一步地，所述儲氫瓶殼體的銅基合金內(nèi)膽壁厚為2-6毫米。
[0016]進一步地，所述儲氫瓶殼體的碳纖維增強層厚度是0.5 - 5mm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電電池裝置示意圖。
[0019]圖中I儲氫瓶，2儲氧器，3發(fā)電電池裝置，12儲氫瓶氣孔，13過濾器，22儲氧器氣孔，31發(fā)電電池裝置的電能輸出口。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0021]圖1所示為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置示意圖。該裝置包括儲氫瓶I，儲氧器2和發(fā)電電池裝置3。儲氫瓶I和儲氧器2分別通過儲氫瓶氣孔12和儲氧器氣孔22與發(fā)電電池裝置3連接，儲氫瓶氣孔12內(nèi)設(shè)置過濾器13，發(fā)電電池裝置的電能輸出口 31與電機連接。
[0022]所述儲氫瓶I內(nèi)含有儲氫顆粒，儲氫瓶I氣孔12與發(fā)電電池裝置3連接。
[0023]所述儲氧器2內(nèi)部儲存氧氣，儲氧器2氣孔22與發(fā)電電池裝置3連接。
[0024]所述發(fā)電電池裝置3以多孔質(zhì)氫燃料極(陽極)和空氣極(陰極)以及聚合物電解質(zhì)膜疊合形成發(fā)電電池裝置，電能通過電能輸出口 31與電機連接。
[0025]所述儲氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，優(yōu)選50微米至80微米。
[0026]所述儲氫顆?？梢允羌{米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷。納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。該儲氫顆粒具有I至30微米，優(yōu)選I至10微米的壁厚。
[0027]所述儲氫顆粒的壁為多孔壁，所述多孔壁中的孔徑為50埃-1000埃，優(yōu)選200埃-500埃。
[0028]所述過濾器13由金屬粉末燒結(jié)成型制成或由不銹鋼微密網(wǎng)制成，所述過濾器含有金屬鈀。
[0029]所述儲氫瓶的殼體包括銅基合金內(nèi)膽和碳纖維增強層，所述銅基合金內(nèi)膽壁厚2-6毫米，所述碳纖維增強層厚度是0.5 - 5mm。
[0030]圖2所示為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電電池裝置示意圖。該裝置以多孔質(zhì)氫燃料極(陽極)和空氣極(陰極)以及聚合物電解質(zhì)膜重疊形成發(fā)電電池裝置。在陽極，氫分解為氫離子(質(zhì)子)和電子，聚合物電解質(zhì)膜僅允許質(zhì)子穿過而至陰極，電子沿外電路移到陰極，在陰極與氧進行化學(xué)反應(yīng)變成水(H20)。在電子移動過程中獲得電能。所述發(fā)電電池裝置由多孔質(zhì)氫燃料極和空氣極以及聚合物電解質(zhì)膜重疊構(gòu)成，所述聚合物電解質(zhì)膜含有氟聚合物，例如膨脹聚四氟乙烯。
[0031]實施例1
使用含有以下質(zhì)量％化學(xué)元素的銅基合金制備本發(fā)明固態(tài)氫儲氫裝置的儲氫瓶內(nèi)膽，鋁12，鈹0.8，硼0.2，鉻0.2，鈦0.08，鈰0.1和余量的銅。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚為2毫米。將碳纖維增強材料附著在內(nèi)膽上固化形成儲氫瓶的殼體，所述碳纖維增強層厚度是0.5mm。
[0032]實施例2
重復(fù)實施例1的操作，只是化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為招20,鈹0.5,硼0.4,鉻0.1,鈦0.05，鑭0.05和余量的銅。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚為5mm。所述碳纖維增強層厚度是2.5mm。
[0033]實施例3
重復(fù)實施例1的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鋁10，鈹1.5，鈦0.2。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為6mm。所述碳纖維增強層厚度是5mm。
[0034]實施例4
重復(fù)實施例2的操作,只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為硼0.08,鉻0.05,。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為4mm。
[0035]實施例5
重復(fù)實施例1的操作，只是化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鋁15，鈹1，硼0.2，鉻0.3，鈦0.15，鑭0.08和余量的銅。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為3mm。
[0036]實施例6
重復(fù)實施例4的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鈦0.08，鑭0.5。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為4.5mm。
[0037]實施例7
重復(fù)實施例2的操作,只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鈹1.5,硼0.04,鈦0.5。儲氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為5.2mm。
[0038]實施例8
重復(fù)實施例3的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鈹1.2，鉻0.4。儲氫瓶內(nèi)膽的厚度修改為3.4mm。
[0039]本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置將氫氣作為能源可以降低成本，解決石油排放廢氣造成的環(huán)境污染。所述儲氫裝置可以達到安全儲運目的，為使用氫能源提供了技術(shù)保障。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)氫發(fā)電裝置，包括儲氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置和發(fā)電電池裝置，所述儲氫裝置包括儲氫瓶，儲氫瓶內(nèi)含有儲氫顆粒，該儲氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔；在儲氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器；所述儲氫瓶的殼體包括銅基合金內(nèi)膽和碳纖維增強層；所述發(fā)電電池裝置由多孔質(zhì)氫燃料極和空氣極以及聚合物電解質(zhì)膜重疊構(gòu)成，所述聚合物電解質(zhì)膜含有氟聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲氫顆粒的平均直徑為50微米至80微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲氫顆粒是納米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷、納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲氫顆粒具有I至30微米的壁厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述多孔壁中的孔徑為50 埃-1000 埃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述過濾器由不銹鋼微密網(wǎng)制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述過濾器含有金屬鈀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲氫瓶殼體的銅基合金內(nèi)膽壁厚為2-6毫米，所述儲氫瓶殼體的碳纖維增強層厚度是0.5 - 5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述氟聚合物是膨脹聚四氟乙烯。
【文檔編號】H01M8/10GK103972547SQ201410134237
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】黃曉東 申請人:上海華篷防爆科技有限公司