[发明专利]一种基于甲醇和水重整制备燃料电池

权利要求书

1.一种基于甲醇和水重整制备燃料电池，其特征在于：包含蒸发室，所述蒸发室内设有蒸发器，所述蒸发室与重整室相连，所述重整室通过微通道与高温燃料电池电堆相连，所述高温燃料电池电堆设有阳极和阴极，所述的阳极和阴极之间设有质子膜，所述阳极处设有催化剂；

所述蒸发室将一定比率的甲醇和水的混合液蒸发，然后甲醇和水的蒸汽导入重整室内，重整为H₂和CO₂；再通过刻画于电极板上的微型通道将H₂、CO₂、微量CO、水蒸气混合气体导入高温燃料电池电堆；在高温燃料电池电堆内，氢气在阳极碰到催化剂，分离成电子和质子，质子透过质子膜PEM，与阴极的氧气及电子结合生成水蒸汽，电子从阳极经外部电路回到阴极的过程形成了直流电，对外供能；同时高温燃料电池电堆产生的热量通过热交换器返回供应蒸发器，为甲醇水的蒸发提供持续的供能；

所述高温燃料电池电堆与所述氧化室相连，在高温燃料电池电堆中未反应完全的H₂和CO₂进入氧化室氧化，排出洁净的H₂O和CO₂尾气；氧化室中反应产生的热量通过热交换器供应甲醇水蒸气重整室需要的能量；

所述蒸发器设有甲醇水溶液进料口，所述蒸发器内部从进口起依次设有多层蒸发板，每层所述蒸发板上开有板孔，蒸发后的甲醇和水混合蒸汽通过蒸发板的板孔进入与所述蒸发室紧密相连的重整室；

所述重整室与所述蒸发室紧密连接，所述重整室设有气体出料口，重整后的H₂、CO₂、微量CO、水蒸气通过电极板上刻画的微型通道进入所述高温电池电堆进行反应；所述重整室内由入口到出口依次设有带有催化剂的金属载体，所述金属载体为铜锌基材制作的多孔板，表面涂覆催化剂；

所述高温燃料电池电堆由若干单电池板组成，所述单电池板为7层结构从左到右依次为阳极板、阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极扩散层、阴极板，不同数量的单电池压制成不同功率的电堆；该燃料电池温度控制在150-200摄氏度之间，属于高温燃料电池；氢气经由极板流场进入阳极扩散层，经催化反应电离生成H⁺和电子，H⁺经质子交换膜传递至电池阴极侧，产生的电子由导电物质，经外电路送至阴极；与此同时，氧气经由阴极板流场进入阴极扩散层，在阴极催化层中与阳极生成并传递至电池阴极侧的H⁺及电子反应生成水；反应生成的水通过电极随反应尾气排入氧化室；高温电堆反应过程中产生的热量，通过热交换器导回蒸发室为甲醇水蒸发提供能量；

所述氧化室设有气体入口，经高温燃料电池电堆处理后的尾气经过极板上刻画的微通道进入氧化室，实现尾气输送，经催化反应完全后，排出H₂O和CO₂尾气,在此过程中产生的热量，经热交换器导回重整室提供能量；

所述催化剂包括用于甲醇重整的铜锌催化剂、用于高温燃料电堆的铂催化剂以及用于氧化室氧化的铂铑钯三效催化剂；

所述的甲醇和水的比率是体积比3:2；

所述金属载体的反应板为铜锌纤维烧结板、泡沫板或蜂窝板。