專利名稱：以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種由外部供給的燃料和空氣的電化學反應來發電的燃料電池，具體涉及一種無電力消耗的以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置。
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正極和負極設置在高分子電解質的兩側，正極(氧化電極或者燃料極)上進行燃料中的氫的電化學氧化反應，負極(還原電極或者空氣極)上進行氧化劑中的電化學還原反應，形成電子發電。供給到這些燃料電池中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工作、重整反應和氫氣提純，只提純出氫(H2)以氣態的形式使用。或者燃料電池中的氫氣是把固態氫化硼負離子(BH4-)以液態的形式供給并直接使用做燃料的硼燃料電池(BFC)方式。
上述硼燃料電池(BFC)方式的燃料電池的優點是燃料電池不使用重整器，采用直接向電池堆的正極上供給液態的氫化硼負離子(BH4-)的方式進行重整反應，因此不需要重整器，所以能簡化全部系統。但是使用氫化硼負離子(BH4-)燃料的現有硼燃料電池(BFC)方式的燃料電池存在以下缺點電池堆的負極里供給空氣時，需要利用微波加熱的加濕器以蒸氣狀態供給。所以這樣設置的加濕器必須使用電力，并且構造復雜，而且長時間使用時不易清掃。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單又不消耗電力的硼化合物為燃料的燃料電池加濕裝置。
本發明的技術方案如下為了達到上述目的，提供如下特點的以硼化合物為燃料的燃料電池的電池堆，把儲存在燃料罐里的硼化合物供給到電池堆的正極里，把空氣供給到電池堆的負極里，從供給的硼化合物和空氣的化學反應中得到電力的燃料電池。具體是燃料罐中的燃料由燃料泵通過供料管道注入到電池堆中的正極里，進行氫氣的電化學氧化。空氣則由氣泵通過供氣管道，經過加濕器加濕，再注入到電池堆中的負極里，進行氧氣的電化學還原。上述的加濕器由水罐、加濕室、水吸收體組成，加濕室兩側設置有空氣入口和出口，水吸收體一端浸入水中，另一端位于加濕室中。
圖1是具有本發明的加濕裝置的硼化合物為燃料的燃料電池的結構示意圖。
圖2是本發明的電池堆中單個電池的剖面圖。
圖3是加濕器的示意圖。
其中10電池堆 11電解質膜12正極 13負極14膜—電極總成 15雙極板15a流路槽 16集電極17集電極 20燃料罐30供料管 40燃料回收管50燃料泵 60供氣管70排氣管 80氣泵90輸電接頭 100加濕器101水罐102加濕室102a空氣入口 102b空氣出口103水吸收體具體實施例以下，參照附圖中的實施例詳細說明具備本發明的加濕裝置的硼化合物為燃料的燃料電池。如圖1、2、3所示，燃料電池在產生電力的電池堆10的一側設置儲存液態BH4-的燃料罐20，燃料罐20和電池堆10的正極上連接燃料供給管30和燃料回收管40，供料管30上設置抽取燃料的燃料泵50。電池堆10的負極上連接空氣供給管60和空氣排出管70，和輸電接頭90，供氣管60上設置抽取空氣的氣泵80。氣泵80和電池堆10之間設置加濕由氣泵80供給到供氣管60里的空氣的加濕器100。
電池堆10是用產生電化學反應的單個電池形成或者層疊多個單個電池用螺絲組裝形成。單個電池由膜-電極總成14、雙極板15、集電極16、17等構成。膜-電極總成14是擴散氣體的正極12和負極13結合在電解質膜11的兩側形成。雙極板15緊貼在膜-電極總成14的兩側，并且在正極12和負極13上形成燃料氣體及含氧氣體的流路。集電極16、17設置在雙極板15的兩側形成正極12和負極13的集電極。電解質膜11是由高分子材料制成的離子交換膜(該膜已商品化)，并且電解質膜11在傳送氫離子的同時防止氧和氫接觸。正極12和負極13是支撐鉑(Pt)催化劑層的支撐體，多孔性碳化紙或碳化布結合在電解質膜11兩側。雙極板15是致密的碳板，其內側面上有一定深度的多個流路槽15a，所以BH4-、BH2-、2HO2混合液和空氣各自沿著緊貼在正極12和負極13上形成的流路流動。集電板16、17應該是導電性能好、耐蝕性好、并且不會弱化氫氣，具體是使用鈦、不銹鋼、銅等能滿足上述要求的任何一種。
加濕器100是由裝水的水罐101、加濕室102、空氣入口102a、空氣出口102b、水吸收體103等組成。加濕室102位于水罐101上方并與其連接，加濕室102一側接有空氣入口102a，另一側接有空氣出口102b。水吸收體103一端浸入在水罐101的水中，另一端位于加濕室102中間，它是利用毛細管原理吸水的多孔性材料制成，一種類似海綿體的材料。
具有本發明的加濕裝置的燃料電池的工作過程和效果如下開啟燃料電池的開關，控制部(未圖示)根據預先設定的控制程序啟動燃料泵50，通過供料管30向電池堆10的正極12里供給燃料罐20里的液態的BH4-。與此同時控制部啟動氣泵80，通過供氣管60向電池堆10的負極13里供給空氣。供給到電池堆10里的液態的BH4-沿著流路槽15a里的流路流動，并且在膜-電極總成14的正極12上全面擴散，進行氫氣的電化學氧化；而空氣則沿著含氧氣體的流路槽15a流動，并且在膜-電極總成14的負極13上全面擴散，進行氧氣的電化還原，從而產生電子發電。這時產生的電在集電板16、17上集聚使用成能源。反應式如下
正極E0＝1.24V負極E0＝0.4V總式E0＝1.64V加濕器100里通過空氣流入口102進入到加濕室102內部的干燥空氣經過吸上水的水吸收體103變成濕空氣，濕空氣通過空氣流出口102b排出并供給到電池堆10的負極13上。所以加濕器的結構簡單且不需要電力，不僅制造成本下降而且減少電力消耗。
權利要求
1.一種以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置，是把儲存在燃料罐里的硼化合物供給到電池堆的正極里，把空氣供給到電池堆的負極里，從供給的硼化合物和空氣的化學反應中得到電力的燃料電池中，其特征是加濕器是由水罐、加濕室和水吸收體組成，加濕室位于水罐的上部，其一側接有空氣入口，另一側接有空氣出口，水吸收體一端浸泡在水罐的水中，另一端處于加濕室中。
2.根據權利要求1所述的一種以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置，其特征在于硼化合物是液態的BH4-。
3.根據權利要求1所述的一種以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置，其特征在于水吸收體是吸水的多孔性材料。
4.根據權利要求3所述的一種以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置，其特征在于多孔性材料是海綿體。
全文摘要
本發明屬于一種以硼化合物為燃料的燃料電池的加濕裝置，是由水罐、加濕室和水吸收體構成。加濕室一側接有空氣入口，另一側接有空氣出口，水吸收體一端浸泡在水罐的水中，另一端處于加濕室中。進入到加濕室內的空氣經過水吸收體加濕之后供到電池堆的負極上。所以加濕器結構變得簡單，不僅能減少制造成本而且容易清掃，同時不需要向加濕室里供電，減少電力消耗。
文檔編號H01M8/04GK1549380SQ0312985
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, 高承兌, 許成根, 曺泰熙, 樸明碩, 崔鴻 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司