[发明专利]等离子体燃料电池

权利要求书

1.一种等离子体燃料电池，在能使燃料分子转变为等离子体的等离子发生单元之后，等离子体中的正离子和电子分别经各自途径运行至化合反应部位，其中的电子将另行送入的氧还原为氧负离子后，在化合反应部位处与等离子体中的正离子进行化合反应并同时对外释放出电能，其特征是等离子发生单元为有加压吹送机构的等离子喷射流发生单元(2)，在其后的等离子体流运行路径上设置有一个场力方向与其运行方向垂直的外加电场或磁场形式的等离子体分离场，至少在被分离的正、负离子运动方向上分别设置有相应的正离子收集结构和电子收集结构(4)，其中的电子收集结构(4)与带有用于将所收集的电子移出所说等离子体分离场的电子转移电路的电能输出电路(5)连接，将电子送至设置于等离子分离场正离子收集结构侧的、与氧通入结构连通且由固体氧化物电解质隔离结构(8)与正离子相隔离的多孔电极结构(7)，通入的氧分子在该电极结构处与电子结合被还原成的氧负离子通过所说的固体氧化物电解质隔离结构(8)与由等离子分离场分离并收集的正离子进行化合反应。

2.如权利要求1所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的等离子分离场为由与外设电源(1)连接的正、负电极(3，6)形成的外加分离电场，该分离电场的负电极(6)部位设有正离子收集结构，该结构单元中的为被覆的固体氧化物电解质隔离结构(8)层包围的多孔电极结构(7)，其与带有电子转移电路的电能输出电路(5)连接并同时与通入的氧接触，固体氧化物电解质隔离结构(8)的外侧部位为等离子体分离场的正离子收集并与氧负离子进行化合反应的场所；等离子体分离场的电子收集结构(4)与外加分离电场的正极部位(3)间接或直接连接。

3.如权利要求2所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的正离子收集结构为片状结构单元形式。

4.如权利要求2所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的正离子收集结构为由分别以并联方式与外加分离电场的负极连接、并以保持有不大于德拜厚度尺寸的分隔间隙(10)方式并列设置的至少两个，且分隔间隙(10)的延伸方向不与被分离电场分离的正离子流的运行方向垂直。

5.如权利要求3所述的等离子体燃料电池，其特征是所说并列设置的各正离子收集结构单元间分隔间隙(10)的延伸方向与被分离电场分离的正离子流的运行方向平行。

6.如权利要求1所述的等离子体燃料电池，其特征是在所说等离子分离场的等离子体流运行路径方向的远端设置有中性成分回收结构。

7.如权利要求2至6之一所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的外加分离电场由与带有电子转移电路的电能输出电路(5)并联形式的电路结构产生，在所说分离电场的正极(3)与电子收集结构(4)间依次设置有储能电容结构(C)和正电单向导通结构(D)，分离电场的负极(6)以表面被覆有绝缘结构层(11)的方式位于多孔电极结构(7)中，在分离电场正、负极间并联有一带有负载(R_L2)的放电回路，在分离电场的正、负极与电源间分别各设有一组联动式的第一通断开关结构(K1，K2)，在分离电场的正、负电极与放电回路间分别各设有一组与第一通断开关结构(K1，K2)保持相反通断关系的第二联动式通断开关结构(K3，K4)；所说的带有电子转移电路的电能输出电路(5)的一端连接在分离电场正极侧的储能电容结构(C)与正电单向导通结构(D)间，另一端与多孔电极结构(2)连接。

8.如权利要求2至6之一所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的外加分离电场由与带有电子转移电路的电能输出电路(5)串联形式的电路结构产生，电路中有一电压变换单元(13)，其初级端与带有控制结构(14)的电源单元(15)连接，次级端与串联于电能输出电路(5)中的一整流单元(12)连接，并在该电能输出电路(5)中设有引出支路分别与外加分离电场的正、负极连接，其引出支路的正极(3)与分离电场的电子收集结构(4)连接，引出支路的负极(6)与为被覆的固体氧化物电解质隔离结构(8)层包围的多孔电极结构(7)连接，固体氧化物电解质隔离结构(8)的外侧为被等离子体分离场分离收集的正离子与还原的氧负离子进行化合的反应场所。

9.如权利要求8所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的整流单元(12)为桥式整流结构，其输入端连接于电压变换单元(13)的次级，输出端串联在所说的电能输出电路(5)中。

10.如权利要求8所述的等离子体燃料电池，其特征是所说的该电能输出电路(5)中还设有一引出支路U₂与连接于所说电压变换单元(13)初级端的带有控制结构(14)的直流电源(15)连接。