[发明专利]一种液态燃料电池的二氧化碳自呼出型电池阳极装置

说明书

技术领域

本发明属于液态燃料电池领域，尤其涉及一种液态燃料电池的二氧化碳自呼出型电池阳极装置。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，燃料和空气分别送进燃料电池，反应产生电能，它从外表上看有阴阳极和电解质等，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧或储能的方式。同时，燃料电池的发电效率可以达到50％以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能的中间变换。

对于现有技术下采用的液态有机物作为燃料的燃料电池，如直接甲醇燃料电池和直接甲酸燃料电池，在燃料电池运行过程中，在阳极表面产生大量二氧化碳气体。目前燃料电池的阳极采用封闭封装结构，主要目的在于将阳极隔绝空气，从而消除阳极表面产生氧还原寄生反应。由于阳极封闭，二氧化碳气体将聚集在燃料电池阳极催化剂表面形成气泡，阻碍燃料在催化剂表面的物质传输，随着二氧化碳气泡的聚集和长大，二氧化碳气泡将在燃料通道内形成气栓，阻塞燃料物质的输运及电荷传输，极大影响燃料电池性能。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有技术下液态燃料电池阳极产生的二氧化碳无法顺利排出从而影响燃料电池性能的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种能防止二氧化碳聚集的液态燃料电池的二氧化碳自呼出型电池阳极装置。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种液态燃料电池的二氧化碳自呼出型电池阳极装置，包括有通道壁、气体扩散电极、富集腔壁、单向阀，通道壁中贯穿式地设有气体扩散电极，气体扩散电极外设有富集腔壁，富集腔壁安装在通道壁上，富集腔壁与通道壁与气体扩散电极三者之间形成二氧化碳富集腔，富集腔壁上贯穿式地设有单向阀。

优选地，所述气体扩散电极为楔形，内表面为斜边。

优选地，所述楔形气体扩散电极的斜边上设有锯齿槽。

优选地，所述气体扩散电极内表面为圆弧形。

优选地，所述二氧化碳富集腔内设有氧气吸收剂。

工作原理：本发明采用气体扩散电极作为阳极，气体扩散电极允许气体通过电极，但阻止液体通过电极，在气体扩散电极内为燃料通道，在气体扩散电极外为二氧化碳富集腔，二氧化碳富集腔外为富集腔壁，富集腔壁上设有单向阀，通过单向阀将二氧化碳排出二氧化碳富集腔，并阻止空气进入，同时保持二氧化碳富集腔内压力与外部大气压平衡。

当燃料电池运行时，阳极产生二氧化碳气体，通过气体扩散电极将二氧化碳排出至二氧化碳富集腔内，同时，通过单向阀将空气排出二氧化碳富集腔，慢慢的，二氧化碳富集腔内的二氧化碳分压不断升高，氧气的分压不断降低，总压力与大气压平衡。

所述气体扩散电极为楔形，内表面为斜边，这样增加了燃料通道内流体燃料对气体扩散电极内面的冲击作用，减少了二氧化碳气泡的聚集，同时，在楔形区间内，由于气体扩散电极尺寸变化从而提高流体流速，增加对二氧化碳气泡的清除效果。

所述楔形气体扩散电极的斜边上设有锯齿槽，一方面，可以引入二次漩涡流，促进电极表面的物质更新，强化物质传输，同时，又可以增加电极表面积，促进电化学反应的进行。

所述气体扩散电极内表面为圆弧形，这样可以增加燃料通道内流体燃料对气体扩散电极内面的冲击作用，减少了二氧化碳气泡的聚集，同时，在圆弧形区间内，由于气体扩散电极尺寸变化从而提高流体流速，增加对二氧化碳气泡的清除效果，另外，又可以增加电极表面积，促进电化学反应的进行。

所述二氧化碳富集腔内设有氧气吸收剂，可将二氧化碳富集腔内初始残留的氧气吸收，同时也将进入二氧化碳富集腔的氧气进行吸收。

(3)有益效果

本发明通过气体扩散电极和富集腔壁的设计，使燃料电池阳极产生的二氧化碳能够自行排出到二氧化碳富集腔，并且由于二氧化碳在富集腔内的聚集，富集腔内的氧气被逐渐排出，从而达到了消除二氧化碳气泡在燃料电池通道内聚集的效果，具有抑制氧气通过气体扩散电极在阳极表面发生寄生反应的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。