專利名稱：硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種從外部供應的水溶液狀態的BH-4和空氣的電化學反應來發電的燃料電池，具體涉及一種硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構。
背景技術：
目前已公開的燃料電池是把燃料內的能量直接轉換成電能的裝置，這些燃料電池通常把陽極和陰極設置在高分子電解質的兩側，陽極(氧化電極或者燃料極)上進行燃料中的氫氣的電化學氧化反應，陰極(還原電極或者空氣極)上進行氧氣的電化學還原反應，形成電子發電。供給到這些燃料電池的氫氣是液化天然氣、液化石油氣、甲醇(CH3OH)、汽油等碳化氫系列(CH系列)燃料在重整器中經過脫磺過程、重整反應和氫氣精煉，只對氫氣(H2)進行精煉作為氣體狀態使用，或者把固體狀態的BH-4轉變為水溶液狀態，直接作為燃料使用的BFC方式。上述BFC方式的燃料電池不使用重整器，因為向發電裝置的陽極直接供給水溶液狀態的BH-4方式，電極上產生重整反應，所以不需要重整器，具有可以簡化整個系統的優點。
如圖1、2所示，對已知的BFC方式燃料電池做簡單的說明燃料電池1包括發電器10和燃料箱2，燃料箱2和發電器10的陽極上連接有供料管3和燃料回收管4，供科管3上安裝有燃料泵4。發電器10的陰極上安裝有供氣管6和排氣管7以及輸電線9，供氣管6上安裝有氣泵8。一般情況，發電器10為單個電池或者多個單個電池的組合，以單個電池為例，電解質膜21的兩側上擴散氣體的陽極22和陰極23結合在一起形成膜—電極總成24，分隔板25與陽極22和陰極23之間留有燃料氣體及有含氧空氣的通道31，集電板26分別安裝在分隔板的兩側，構成陽極22和陰極23的集電極。當發電器10的開關打開時，從燃料泵5中泵出儲存在燃料箱2中的燃料，通過供料管3供給發電器10的陽極，同時啟動氣泵8，通過供氣管6向發電器10的陰極供給空氣。燃料在發電器10中的高分子電解質膜21之間進行流動，在陽極上氫進行電化學氧化反應，在陰極上氧進行電化學還原反應，此時生成的電子移動產生電，成生的電在集電板上進行集電，以便作為能源使用。
反應方程式為陽極E0＝1.24V陰極E0＝0.4V總式E0＝1.64V在上述反應中，為把BH-4轉變為穩定的溶液，加入一定量的鈉(Na)使其混合，因此在陽極上發生負反應，產物為2H2O+NaBH4+4H2，此時產生的氫氣與燃料一起在發電器10的內部進行循環。但是在發電器10的陽極上依據上述負反應所產生的氫氣以氣泡的形態大量地了附著在電解質膜21和陽極22的表面上。這樣以來，以電解質膜21為界就阻止了燃料和空氣的活躍反應，導致發電效率下降。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種能防止在負反應中所產生的氫氣泡附著在電解質膜和陽極上的硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構，使燃料和空氣發生活躍地電化學反應，提高發電效率。
本發明的技術方案是一種硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構包括在電解質膜的一側面設置有陽極，在另一側設置有陰極，陽極、陰極和電解質膜三者形成為膜—電極總成。在膜—電極總成的兩側分別設置能夠把電化學反應中生成的電進行集電的集電板。把發電器向陰極方向按一定的傾斜角度θ(10°-30°)安裝，使分隔板所形成的通道向陰極方向按相同的角度傾斜，使氫氣從陽極內側面落下的狀態進行循環。
圖1是已知燃料電池的構成示意2是已知燃料電池的發電器構造縱向剖面3是利用本發明硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構縱向剖面圖。
圖4是本發明的另一個實施例的正面5是本發明的第3個實施例的正面圖其中1燃料電池 2燃料箱 3供料管4燃料回收管 5燃料泵 6供氣管7排氣管 8氣 泵 9輸電線10發電器21電解質膜 22陽極23陰極 24膜-電極總成25分隔板26集電板31通道 100發電器101電解質膜 102陽極 103陰板104膜—電極總成 105分隔板105a通道孔106集電板 107通道 201螺栓具體實施方式
以下，參照附圖對本發明詳細說明如圖3所示，發電器100包括一定厚度(5-10mm)的電解質膜101、陽極102和陰極103，三者結合構成膜—電極總成104，膜—電極總成104的兩側分別安裝能形成燃料和空氣流動通道的分隔板105，分隔板105兩側又分別緊密安裝的集電板106。由上述部件所構成發電器100，以向陰極103方向按一定角度θ(10-30°)傾斜的狀態進行安裝，以便使氫氣沿著傾斜的通道107內側流動，從陽極102內側面落下的狀態進行循環。其中電解質膜101是以高分子材料制成的離子交換膜(已商品化)，在發揮離子導電的同時，還有防止氧氣和氫氣接觸的作用。陽極102和陰極103是支撐鉑(Pt)催化劑層的支撐體，并且多孔性碳化紙或碳化布結合在電解質膜101兩側上。分隔板105是致密的碳板，內側面緊密地附著在陽極102和陰極103上，并且形成使燃料和氫氣能夠流動的通道孔105a。集電板106應當是導電性能好，而腐蝕性強，并且不會弱化氫氣，具體是使用鋁、銅等能滿足上述要求的任何一種。
圖4是本發明的另一個實施例，燃料電池(C)的單個發電器100與圖3所示的發電器10其結構完全相同，該實施例是將多個發電器100重疊在一起，利用螺栓201固定，形成一個電池堆(圖中S所指向)，該電池堆按一定的傾斜角度θ(10-30°)安裝圖5是本發明的第3個實施例，同樣，燃料電池的單個發電器100與圖3所示的發電器10其結構完全相同，該實施例是先將每個發電器100按一定的傾斜角度θ(10-30°)安裝好，再用螺栓201將多個發電器固定，形成一個電池堆(圖中S所指向)。
本發明的工作過程和效果如下當機器運轉時，向發電器100的陽極102和分隔板105之間所形成的通道107供應水溶液狀態的BH-4，同時向陰極103和分隔板105之間所形成的通道107供應空氣，供應的BH-4和空氣被電解質膜101分開，沿著通道107流動，在膜—電極總成104的陽極102的前面擴散，進行氫氣的電化學氧化，而空氣在膜—電極總成104的陰極103的前面擴散，進行氧氣的電化學還原，此時，因生成的電子移動而產生電，所產生的電在集電板106上被集電，用做能源使用。水溶液狀態的BH-4在陽極102上進行電化學反應時，由于添加劑Na的負反應，產生氫氣。由于本發明的發電器100是按一定的角度θ(10-30°)向陰極103方向傾斜的狀態安裝的，所產生的氫氣從陽極落下，沿著分隔板105的通道孔105a的內側面進行流動，使得燃料和空氣的反應幾乎不受氫氣的影響，可以活躍地進行，提高了發電效率。
權利要求
1.一種由硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構，包括電解質膜和在電解質膜一側設置的陽極，以及在另一側設置的陰極，向陽極供給水溶液狀態的BH-4，向陰極供給空氣，BH-4和空氣發生電化學反應產生電能，電解質膜、陽極和陰極組成膜—電極總成，在膜—電極總成的兩側分別安裝有形成燃料(水溶液狀態的BH-4)和空氣流動通道的分隔極，在分隔極兩側設置有集電板，其特征是把由膜—電極總成、分隔板和集電板組成的發電器按一定的角度θ(10-30°)向陰極方向傾斜安裝。
2.根據權利要求1所述的一種由硼化合物燃料電池的發電器安裝結構，其特征是把多個發電器進行組合，用螺栓固定后再按一定的角度θ(10-30°)向陰極方向傾斜安裝。
3.根據權利要求1所述的一種由硼化合物燃料電池的發電器安裝結構，其特征是把每個發電器按一定的角度θ(10-30°)向陰極方向傾斜安裝后，再將多個傾斜安裝的發電器用螺栓固定。
全文摘要
本發明屬于一種由硼化合物燃料電池的發電器的安裝結構，在該發電器中，通過水溶液狀態的BH
文檔編號H01M8/00GK1549371SQ0312985
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月20日 優先權日2003年5月20日
發明者李明浩, 黃龍俊, 金鐵煥, 崔鴻, 高承兌, 許成根, 曺泰熙, 樸明碩 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司