[发明专利]太阳能热再生氯铜燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种太阳能热再生氯铜燃料电池。

背景技术

目前清洁可再生能源的利用主要有水力发电、风力发电、光伏发电、潮汐发电、波浪发电、洋流发电、温压发电、盐差发电、太阳能热力发电和地热发电等。相比之下，应用较为广泛的是光伏发电，但目前制约其大规模应用的瓶颈为成本高，效率低，无法与火电、核电相比。近年来我国的风电得到了快速发展，已成为全球风电发展最快和市场潜力最大的国家，但仍远远不能满足人们对电力的需求。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种利用太阳能满足人们可持续发展要求的太阳能热再生氯铜燃料电池。

本发明所述的太阳能热再生氯铜燃料电池，组成结构为：正负极由两块刻有流道的石墨双极板和两张正负极多孔碳毡构成，两多孔碳毡之间为电解质膜，即质子交换膜。电池外部可以用较厚的硬质塑料板固定，在电池两面上下对角处各设有一个进料口和一个出料口。正负电极均无需催化剂，而是使用高比表面积的碳粉与聚四氟乙烯分散液制成的海绵状多孔碳毡，两碳毡外侧的双极板由导电性良好的石墨制成，起收集电流的作用。根据所需电压要求，由单体电池串联叠加为一个整体，构成电池组，提供所需电压。本发明所述的太阳能热再生氯铜燃料电池所使用的燃料为：正极是氯气溶于盐酸中形成的黄绿色高浓度盐酸氯水，负极是氯化亚铜溶于浓盐酸形成的黑褐色二氯合亚铜酸溶液。把氧化剂氯水和还原剂二氯合亚铜酸分别通入本发明所述的燃料电池的正负极内，连接负载，两种物质在电极上发生电化学反应，正极反应为：cl₂+2H⁺+2e→2Hcl，负极为：2HCucl₂→2Cucl₂+2H⁺+2e，总反应为：cl₂+2Cucl₂═2Cucl₂+2Hcl。该反应产生约1.2V电动势，电动势的大小与氧化剂和还原剂的浓度有关。反应后的溶液分别从电池正负极下面的出口流出，从正极流出的是盐酸和未反应尽的cl₂，从负极流出的是Cucl₂和未反应尽的HCucl₂的盐酸溶液。为了提高燃料的利用率，可以把它们循环通入电池内或通入下一级燃料电池内继续反应。最后，从正极流出的是盐酸，负极流出的是Cucl₂的盐酸溶液。把这两种乏液分别储存在收集罐中作为再生燃料的原料，可利用太阳能进行再生，重复利用。

本发明所述的太阳能热再生氯铜燃料电池所利用的新型燃料，可以利用太阳能进行再生重复利用，是真正的清洁可再生能源。

附图说明

附图1是本发明所述的太阳能热再生氯铜燃料电池的结构示意图。1—正极石墨板  2—正极多孔碳毡  3—质子交换膜  4—负极多孔碳毡  5—负极石墨板  6—负载  7—循环泵。

具体实施方式

现参照附图，结合实施例，说明如下：太阳能热再生氯铜燃料电池，组成结构为：正负极由刻有流道的正极石墨板1和负极石墨板5及正极多孔碳毡2和负极多孔碳毡4构成，两多孔碳毡之间为电解质膜，即质子交换膜3。电池外部可以用较厚的硬质塑料板固定，在电池两面上下对角处各设有一个进料口和一个出料口。正负电极均无需催化剂，而是使用高比表面积的碳粉与聚四氟乙烯分散液制成的海绵状多孔碳毡，两碳毡外侧的双极板由导电性良好的石墨制成，起收集电流的作用。根据所需电压要求，由单体电池串联叠加为一个整体，构成电池组，提供所需电压。本发明所述的太阳能热再生氯铜燃料电池所使用的燃料为：正极是氯气溶于盐酸中形成的黄绿色高浓度盐酸氯水，负极是氯化亚铜溶于浓盐酸形成的黑褐色二氯合亚铜酸溶液。把氧化剂氯水和还原剂二氯合亚铜酸分别通入本发明所述的燃料电池的正负极内，连接负载6，两种物质在电极上发生电化学反应，正极反应为：cl₂+2H⁺+2e→2Hcl，负极为：2HCucl₂→2Cucl₂+2H⁺+2e，总反应为：cl₂+2Cucl₂═2Cucl₂+2Hcl。该反应产生约1.2V电动势，电动势的大小与氧化剂和还原剂的浓度有关。反应后的溶液分别从电池正负极下面的出口流出，从正极流出的是盐酸和未反应尽的cl₂，从负极流出的是Cucl₂和未反应尽的HCucl₂的盐酸溶液。为了提高燃料的利用率，可以利用设置在循环管路上的循环泵7把它们循环通入电池内或通入下一级燃料电池内继续反应。最后，从正极流出的是盐酸，负极流出的是Cucl₂的盐酸溶液。把这两种乏液分别储存在收集罐中作为再生燃料的原料，可利用太阳能进行再生，重复利用。本发明所述的太阳能热再生氯铜燃料电池所利用的新型燃料，可以利用太阳能进行再生重复利用，是真正的清洁可再生能源。