[发明专利]多倍力燃料电池

说明书

技术领域

本发明有关于一种多倍力燃料电池，尤指一种氢气循环再利用的燃料电池技术。

背景技术

现有氢燃料电池是一种将氢化学能转换为电能的装置，其基本架构如图9所示，包括阳极组110、阴极组120、质子交换膜141、氢气输送装置142、氧气输送装置143及出水管道144。质子交换膜141介置在阳极组110与阴极组120之间。质子交换膜141的两面分别覆设一层的催化层140(即铂或钯触媒层)。

如图10所示，阳极组110包括第一电极板111、第一场流板112、入气管道145及第一压板180。第一场流板112紧靠在第一电极板111与催化层140之间。第一压板180紧靠在第一电极板111外侧面，且其上设有入气口182。入气口182一端与氢气输送装置142连通，另一端则与入气管道145连通。入气管道145贯穿第一电极板111而与第一场流板112的扩散气道112a连通。阴极组120包括第二电极板121、第二场流板122、入气管道146及第二压板181。第二场流板122紧靠在第二电极板121与另一催化层140之间。第二压板181紧靠在第二电极板121外侧面，且其上设有入气口183。入气管道146贯穿第二电极板121而与第二场流板122的扩散气道122a连通。入气口183一端与氧气输送装置143连通，另一端与入气管道146连通，再以螺栓184锁固而封装堆栈为氢燃料电池组。当氢气由阳极组110进入时，氢气被催化层140解离为氢质子与电子。电子由外部负载回路90进入阴极组120。氢质子穿越质子交换膜141后与自外部负载回路90取得的电子及来自阴极组120的氧结合反应生成水并放热，并由出水管道144将水排出。

虽然现有氢燃料电池不会对环境造成污染，能替代燃油引擎及电动车的电池，然而其必须覆设二层铂材或钯材作为催化层，材料成本较高。并且，现有氢燃料电池另一问题是，为确保电池能正常对负载放电，其必须以氧及电子将氢质子结合反应生成水和热量，如此一来，氢质子无法回收循环再利用，以致浪费氢能源，减低了氢燃料电池的供电续航力。

由于储氢合金在低温或高压的环境下可以有效吸覆储存氢气而为氢化合金，而在高温或低压的环境下可释出所吸覆的氢气，并具有储氢量大、容易活化、温度与压力适当、吸放速率快、寿命长及成本低廉等优势，故已广泛地被应用在各产业中，例如制冷设备、氢燃料电池的氢气储存载体及镍氢二次电池负极的制备用途上。其中，镍氢二次电池与镍镉二次电池最大的差异在于，镍氢二次电池是以储氢合金来取代负极原本来使用的镉材。储氢合金在氢氧化钾电解液中充电时，合金表面进行电化学反应。脱离水分子的微小氢原子在合金表面移动，进而扩散溶解于合金内，并与合金反应生成金属氢化物，同时释出反应热。虽然镍氢二次电池可将电容量提升为镍镉二次电池的三倍左右，然而，镍氢二次电池结合储氢合金仅为改善负极的反应效能而已，且其并无氢回收循环再利用的机能设置，因此，当电量耗尽时被丢弃时，仍然会对环境造成污染。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种仅需覆设一层铂或钯触媒层，即可将氢质子转换为可供回收循环再利用的氢气的多倍力燃料电池。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多倍力燃料电池，它包括：

一阳极组，其包含一第一电极板；

一阴极组，其包含一第二电极板；

一质子交换膜，其设置于该第一电极板与该第二电极板之间；

一催化层，其设置于该第一电极板与该质子交换膜之间，并与该第一电极板形成电性导通，且贴靠于该质子交换膜朝向该第一电极板的一第一面；及

一氢气输送装置，其用于输送氢气至该催化层，由该催化层将该氢气解离为电子与氢质子，该电子由该第一电极板送出，该氢质子经过该质子交换膜而朝该第二电极板移动；

其中，该质子交换膜与该第二电极板之间设置一储氢合金层，并与该第二电极板形成电性导通，且贴靠于该质子交换膜朝向该第二电极板的一第二面；该氢质子穿越该质子交换膜之后，再与来自该第二电极板的电子及该储氢合金层结合反应为氢化合金；且还设有一氢气汲取装置，用以自该氢化合金汲取氢气以供利用。

如上所述的多倍力燃料电池，优选地，所述催化层覆固于该质子交换膜的该第一面，该储氢合金层是以储氢合金粉末利用涂布技术覆固于该质子交换膜的该第二面上。

如上所述的多倍力燃料电池，优选地，所述催化层覆固于该第一电极板朝向该质子交换膜的一面上，该储氢合金层是以储氢合金粉末利用涂布技术覆固于该第二电极板朝向该质子交换膜的一面上。