[发明专利]一种热质平衡直接甲醇燃料电池及其工作方法

摘要

本发明公开一种热质平衡直接甲醇燃料电池及其工作方法，热质平衡直接甲醇燃料电池，甲醇与产物分开输送，燃料电池整体从液相甲醇流入至二氧化碳排出整体过程形成稳定的顺流传输流路，使燃料能够直接均匀地进入阳极，解决了因甲醇二氧化碳掺混、甲醇反应不充分、甲醇蒸气浓度不均匀等问题，更有利于阳极侧反应稳定高效地运行，提高电池效率；利用产物二氧化碳生成过程所产生的压强推动液态甲醇进入燃料电池内，降低额外泵功；将电池运行过程中反应区所产生的废热传递到甲醇蒸发区用来辅助甲醇蒸发；甲醇蒸发及利用过程更高效节能。

主权项

1.一种热质平衡直接甲醇燃料电池，其特征在于：包括设置在甲醇燃料电池本体上的阴极流场板(1)、阴极扩散层(2)、阴极催化层(3)、隔膜(4)、阳极催化层(5)、阳极扩散层(6)、燃料产物分离区(7)和甲醇蒸发区(8)；其中隔膜(4)与阴极催化层(3)和阳极催化层(5)相连，阴极扩散层(2)与阴极流场板(1)和阴极催化层(3)相连，阳极扩散层(6)与阳极催化层(5)和燃料产物分离区(7)相连，燃料产物分离区(7)与甲醇蒸发区(8)和阳极扩散层(6)相连；所述甲醇蒸发区(8)设置有甲醇蒸发管路，所述燃料产物分离区(7)是内部分布有甲醇蒸气流道(12)的空腔，空腔部分为二氧化碳缓冲区(13)，空腔与阳极扩散层(6)连通，燃料产物分离区(7)开设有二氧化碳出口(14)；所述甲醇蒸气流道(12)一端与甲醇蒸发区(8)内的甲醇蒸发管路出口连通，甲醇蒸气流道(12)另一端与阳极扩散层(6)连通；所述甲醇蒸发区(8)内部材料是导热材料；阳极扩散层(6)和阴极扩散层(2)是具有多孔结构的导电材料；阴极流场板(1)内侧加工有与阴极扩散层(2)连通的流道；在甲醇蒸发区(8)进口侧还设置有甲醇控制阀(15)，甲醇控制阀(15)进口与甲醇储存罐(16)相连，甲醇储存罐(16)通过二氧化碳控制阀(19)与二氧化碳升压罐(20)相连；二氧化碳缓冲区(13)的二氧化碳出口(14)外接有二氧化碳分流阀(18)，二氧化碳分流阀(18)两出口分别与甲醇控制阀(15)和空气相连；所述甲醇储存罐(16)中有可移动活塞，活塞两侧腔体不连通，来自二氧化碳升压罐(20)的高压二氧化碳气体推动活塞移动使甲醇储存罐(16)中甲醇经过甲醇控制阀(15)流入甲醇蒸发区(8)；甲醇蒸发区(8)壁面与甲醇燃料电池本体壁面通过外接甲醇蒸发换热管路(17)相连。