專利名稱：高功率納米水解燃料電池的制作方法
技術領域：
本實用新型關于一種高功率納米水解燃料電池。
背景技術：
由于燃料取得相對較為容易、發電效率高、用途廣，以及技術發展日趨成熟穩定， 在諸多清潔的新能源中，以燃料電池的發展最受重視。燃料電池(Fuel Cell)是一種發電裝置，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充電，而是繼續添加燃料-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；經由質子交換膜Pt等金屬離子與催化劑的作用下，氫離子、氧離子發生質子反應，排放水出來，形成電子電位差產生電力，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速率慢，所以所生成的電流量相當的小，必需要大量用貴重金屬如白金、黃金及稀土材料，產品單價太高未能普及，有必要改進現今電解槽的組成及結構以增加反應效率，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，限于小瓦數使用，最多只能在5W以內！為解決上述的現有技術不足之處，本實用新型的目的在提供一創新的燃料電池， 以期改良現有技術中的難點。
實用新型內容為達到上述目的，本實用新型提供了一種納米水解燃料電池，本實用新型的結構簡單，且整體作用可以在常溫下進行，一般低溫燃料電池的反應溫度高達80°C到200°C，本實用新型的反應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極電解件；該電解槽為一氣密的容器體，其內部空間進一步可分隔為一正極電解槽及一負極電解槽，其中該負極電解槽分別與該正極電解槽相互鄰設，于該負極電解槽的一側設有一個氫氣輸入管用于輸入氫氣；于該正極電解槽的一側設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的過程，其中前述的正極電解件對應設于正極電解槽之中；前述之負極電解件對應設于負極電解槽之中；其中該正極電解件及該負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極電解件的表面設置有由細微粉末，例如納米粉末(或更微細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。于該正負極電解槽納米金屬稀土材料各自用不同特性，經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生氫離子，負極電解槽納米金屬稀土粉末材料產生氧離子，再經之間納米金屬質子膜交換及催化劑的作用下發生質子反應，陽極電子則經由外電路形成電流后到達陰極；形成電位差而產生電力。本實用新型的燃料電池的優點在于不需用大量昂貴的貴重金屬，可節省成本。不用外加氫氣及昂貴的儲氫設備，沒有高壓之下更可安全使用。一般水電池只能在幾瓦內電力使用的缺點，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負極電解槽 12正極電解槽13離子交換膜 20負極電解件 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、內容與優點及其所能達成的功效，現將本實用新型配合附圖，并以實施例的表達形式詳細說明如下，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配置，故不應就所附的附圖的比例與配置關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構改良于一較佳之實施例中包括一電解槽10、一負極電解件20及一正極電解件30。前述的電解槽10為一氣密的容器體，其內部空間進一步可分隔為一負極電解槽 11及一正極電解槽12，其中該正極電解槽12分別與該負極電解槽11相互鄰設，且于負極電解槽11與正極電解槽12間設有離子交換膜13以于電解過程中避免因為離子滲透而影響電解反應的過程，其中離子交換膜13可為現有技術中的離子交換半透膜。于該負極電解槽11的一側設有一氫氣輸入管用于輸入氫氣。于該正極電解槽12的一側設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，前述的負極電解件20對應設于負極電解槽11之中。 前述的正極電解件30對應設于正極電解槽12之中。這些電極可為現有技術中的常用電極材料。其中該負極電解件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極電解件20及該正極電解件30的表面設置有由超細微粉末，例如納米粉末(或更微細的埃米粉末及皮米粉末)所形成的金屬層50。納米粉末(或更微細的埃米粉末及皮米粉末)金屬層50的材料為具有微細的顆粒的特性，所以單位面積的原子數大大的增加，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生器可以全面的商業化。[0023]本實用新型中的納米粉末(或更微細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；經由質子交換膜Pt等金屬離子與催化劑的作用下，氫離子、氧離子發生質子反應，排放水出來，形成電子電位差產生電力，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。于該正負極電解槽納米金屬稀土材料各自用不同特性，經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生氫離子，正極電解槽納米金屬稀土粉末材料產生氧離子，再經之間納米金屬質子模交換及催化劑的作用下發生質子反應，陽極電子則經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，可節省成本。不用外加氫氣及昂貴的儲氫設備，沒有高壓之下更可安全使用。一般水電池只能在幾瓦內電力使用的缺點，本實用新型沒有高功率限制。本實用新型的結構相當簡單，且整體作用可以在常溫下進行，一般低溫燃料電池的反應溫度高達80°C到200°C，本實用新型的反應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，結構模組化，使得應用范圍廣泛。應用領域包含太空能源、生命維持系統、潛水艇動力、公車、汽機車、腳踏車、分散各種大電力發電機、家用獨立發電、工商業備用發電系統、筆電、PDA、手機、電器產品攜帶式電源、軍事國防用途的電源設備及核能發電中的核聚變發電等。以上所述的實施例僅為說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，當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，仍應涵蓋在本實用新型的范圍內。
權利要求1.一種納米水解燃料電池，其特征在于包含一個電解槽、電解槽中設有一個正極電解件及一個負極電解件； 該電解槽為一個氣密的容器體，其內部空間分隔為一個正極電解槽及一個負極電解槽，其中該負極電解槽分別與該正極電解槽相互鄰設；一個離子交換膜位于該正極電解槽與該負極電解槽間；其中前述的正極電解件對應設于正極電解槽之中；前述的負極電解件對應設于負極電解槽之中；以及其中該正極電解件及該負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極電解件的表面設置有由細微粉末所形成的金屬層。
2.如權利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于于該負極電解槽的一側設有一個氫氣輸入管用于輸入氫氣；于該正極電解槽的一側設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極電解件為具有高還原性的金屬所制成。
5.如權利要求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極電解件為石墨。
7.如權利要求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極電解件上而形成。
8.如權利要求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極電解件的表面而形成。
9.如權利要求1的納米水解燃料電池，其特征在于所述細微粉末為納米粉末、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極電解件；該電解槽為一氣密的容器體，其內部空間進一步分隔為一正極電解槽及一負極電解槽，其中該負極電解槽分別與該正極電解槽相互鄰設；一離子交換膜位于該正極電解槽與該負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的過程，其中前述的正極電解件對應設于正極電解槽之中；前述的負極電解件對應設于負極電解槽之中；其中該正極電解件及該負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極電解件的表面設置有由納米粉末(或更微細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 優先權日2011年2月15日
發明者王救 申請人:王救