专利名称：基于储存氢的可再充燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及燃料电池技术领域。更具体而言，本发明涉及混合燃料电池系统，其中储氢材料作为燃料电池的固态氢源，作为燃料电池阳极以及作为氢发生器的活性电极。
背景技术：
燃料电池技术有潜力显著地降低能量使用和有害物质排放。燃料电池能够进行高效能量转换，其可以在运输或者固定应用中使用。至于运输应用，燃料电池代表了使用传统内燃机的车辆的有前途的替代物，传统的内燃机燃烧化石燃料诸如汽油或柴油。内燃机产生有害颗粒并向我们的大气中增加温室气体。另一方面，燃料电池车辆以纯氢为燃料，并且仅以电功率和热能的形式排放水和能量。此外，燃料电池车辆效率可以是传统车辆效率的两倍。内燃机将汽油中包含的小于约20％的能量转换为驱动车辆的动力。由氢燃料电池驱动的车辆是更高效的，利用大于约40％至约50％的燃料能量。如果燃料电池由纯氢驱动，其可以具有约70％至约80％的效率的潜力。
一般而言，燃料电池通过化学反应产生能量，该反应将氢燃料和氧转化为水，在反应中产生电流和热量。燃料电池的操作非常类似于具有持续更新反应物的蓄电池。尽管蓄电池可以用电流进行再充电，但是燃料电池使用氢和氧进行再充。传统的燃料电池车辆可使用纯氢，烃燃料或者固态材料。燃料电池堆使用由燃料源提供的氢来产生电流从而为一个或者多个使车辆移动的电马达供电。燃料电池堆可包括数百个燃料单电池。在许多情况下，使用蓄电池来存储由燃料电池堆和车辆中其它系统如再生制动系统产生的电能。存储在蓄电池中的能量还可以用来驱动电马达以及车辆中附加的电气系统。可以使用空气压缩机从环境向燃料电池提供氧。提供至燃料电池堆中的氧的量取决于车辆所需的功率大小。燃料电池产生的电量取决于向它提供多少氢和空气。
与蓄电池受限于其内所储存的能量不同，只要提供燃料，燃料电池就能够产生能量。尽管蓄电池电动车辆使用存储在蓄电池中的外部来源的电能，然而燃料电池车辆产生自己的电能。燃料电池还能够提供比用于电动汽车的传统蓄电池更大的能量密度或电流密度。这可以使燃料电池车辆装备比现在使用汽油驱动的车辆中更精细复杂和更大功率的电子系统。比如，车辆控制传感器数量的增加可以改进操作和制动系统，使车辆更加安全。
多种燃料电池车辆设计方法集中在使用烃或者醇燃料，比如甲醇、天然气和石油馏出物。使用这些类型燃料的车辆需要重整器，其用以打断烃燃料变为用于燃料电池的氢、二氧化碳和水。由重整器产生的氢不是纯的，这降低了燃料电池的效率。增加重整器将烃燃料转化为氢将燃料电池的总效率降低至约30％-40％。尽管该系统和内燃机一样都产生一氧化碳，但是由燃料电池产生的一氧化碳的量更少。在这一系统中，比如，来自燃料罐的甲醇可以首先暴露在汽化器中，汽化器产生汽化的甲醇和气流。然后汽化的甲醇暴露在重整器中，产生氢、二氧化碳和一氧化碳。然后对燃料进行清洗以产生氢和二氧化碳。氢被燃料电池使用，而二氧化碳被排放至空气中。使用烃燃料的缺点包括(1)车载的重整器增加了燃料电池系统的复杂性、成本和维护费用；(2)如果重整器使一氧化碳进入燃料电池阳极，将会逐渐降低燃料电池的性能；(3)重整器产生少量的温室气体和其它空气污染物；以及(4)重整器的瞬间操作。
关于燃料电池，还存在许多其它挑战，比如车载氢存储，安全性，充填效率，燃料再循环，向用户提供氢，寒冷气候操作，成本和大众可接受性。使用当前的存储系统(比如压缩的或者液态氢)，很难在燃料电池车辆上车载足够的氢以使其能像带有满燃料箱的传统汽车那样行走的那么远。氢气非常分散并且仅有较少重量的氢气可以存储在合理尺寸的车载燃料罐中。这个问题可以通过增加氢气存储压力来解决，但是这一方法增加了安全问题并且需要使用附加的压力设备，这增加了成本、重量，填充效率和安全问题。
存在极大的需求以克服上述现有技术中的缺点。所需要的是替代传统内燃机和使用烃燃料作为其燃料源的燃料电池的安全、高效和低成本的替代物。存在极大的需要寻找有效、高效的方式持续产生和存储氢以提供连续的操作。进而，所需要的是从内部源获得能量并将其存储在系统中的可再充燃料电池系统。
发明内容
为了满足上面提到的需求，本发明通过多个实施例描述了可再充的基于氢存储的燃料电池系统。在多个实施例中，公开了氢发生器/燃料电池混合系统的新设计，其中储氢材料具有以下三个功能(1)用于燃料电池部件的固态氢源；(2)用于氢发生部件的活性电极；以及(3)一部分或者全部电极起到燃料电池部件的阳极的作用。通过使用这一设计，实现了真正的可再充燃料电池。在多种实施例中还描述了基于先进固态燃料材料的氢发生器/燃料电池混合系统。
在多个实施例中，本发明提供了一种用于将电能转化为化学能以及将化学能转化为电能的电化学系统。该系统包括将电能转换为化学能的装置和将化学能转换为电能的装置。在一个实施例中，将电能转化为化学能的装置是固态储氢材料，将化学能转化为电能的装置是燃料电池。氢、氧和水可在该系统中进行再循环。
在多个实施例中，先进储氢材料(如具有改进的储氢容量的复合材料)用作固态氢源，并同时也作为燃料电池部件的阳极。在这样的系统中，不需要分离的氢源。此外，储氢材料起到氢发生组件的活性电极的作用，以使得用水将氢容易地再充入储氢材料中。由于储氢电极的多重作用，提高了所述系统的填充效率。此外，通过取消使用压缩氢气和独立的储氢部件，提供了系统的安全性。
在一个实施例中，具有改进的储氢容量的先进复合材料可以使用，比如金属、金属氢化物、导电聚合物、金属氢化物/碳、其它种类二元/三元复合材料、纳米复合材料、陶瓷和有机氢化物，但是并不仅限于这些。在本发明系统中可以使用传统的和新型固态燃料电池材料。固态燃料电池材料使电化学产生电功率的系统得到了改进，同时克服了传统蓄电池和燃料电池技术的限制。
在另一个实施例中，本发明提供了电化学系统，该系统提供了改进的性能参数，比如由于使用了固态燃料而提高了能量密度、减少了再充次数和减少了安全问题。
在又一个实施例中，本发明提供了电化学系统，其具有改进的设计灵活性，能够在运输应用、住宅应用、商业和工业设施、和大型发电应用中使用。
在又一个实施例中，本发明的燃料电池部件为一个电化学装置，其包括一对或者多对隔开的阳极板和阴极板，设置在阳极板和阴极板之间的电解质，以及向一个或者多个阴极板输送空气的空气输送装置。该燃料电池将组成电池的化学反应性材料之间发生的化学反应产生的自由能转化为电能。在多个实施例中，阳极包括固态储氢材料，而阴极包括多孔结构，空气可以有效地作为氧化剂供给到其中。
本发明系统的这些以及其它特征、方面和优点可以通过此后参照附图进行的详细说明得到更好的理解，其中图1为根据本发明的一个典型实施例的用于将电能转化为化学能以及将化学能转化为电能的电化学系统的示意图；图2为根据本发明的一个典型实施例的再充固态储氢材料的反应的图解；图3为根据本发明的一个典型实施例的再充金属氢化物储氢材料的图解；图4为根据本发明的一个典型实施例的在运输应用中的图1所示电化学系统的示意图。
具体实施例方式
根据需要，在此详细地公开本发明的实施例，但是，应该理解的是这些公开的实施例仅是可以多种变型和其它可选方式进行体现的本发明的典型实施例。在此公开的特定的结构和功能细节不能被解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础，作为教导本领域的技术人员以多种方式应用本发明的代表性基础。在所有附图中，使用相似的附图标记表示相似的元件。如下面所述的电化学系统适用于一般性的电力生产、运输用途、便携式电源、家用和商用电力生产、大功率发电和可以从使用这样的系统中获益的其它应用。
现在参照图1，附图标记20显示的是包括燃料电池/氢发生器混合设计的电化学系统的一个实施例。该电化学系统可操作用于将电能转化为化学能，并且将化学能转化为电能。该系统包括用于将电能转化为化学能的装置以及用于将化学能转化为电能的装置。在一个实施例中，用于将电能转化为化学能的装置是固态储氢材料，而用于将化学能转化为电能的装置是燃料电池。氢在该系统中进行循环。
电化学系统20包括氢发生器部件22和燃料电池部件24，这些部件通过共用电极结构性和操作性地连接在一起。燃料电池部件24包括作为负极26的阳极和作为正极的燃料电池阴极28。阳极和阴极可以通过诸如质子交换膜(PEM)30的燃料电池膜相互隔开。尽管燃料电池的结构和材料可以变化，但是燃料电池部件24是在催化环境中化学结合氢和氧化剂以产生直流电输出的电流能量转化装置。在一种形式的燃料电池中，燃料电池阴极28和材料限定出氧化剂的通道，负极26和材料限定出燃料的通道。燃料电池阴极28优选为微孔结构，液体不易于或者不能自由地通过该微孔结构进行流动，但是在压力下氧可以进入并通过该微孔结构，由此将氧供给以支持在燃料电池部件24内发生的化学反应。包含氧的气体可通过阴极供应管道32输送进入燃料电池阴极28。在一个实施例中，环境空气可以作为氧源。
质子交换膜30(电解质)将燃料电池的阴极28和负极26材料隔开。质子交换膜30传导正离子而阻止电子通过。由于膜材料的热学性能的限制，使用质子交换膜30的燃料电池在相对较低的温度比如大约100℃下进行工作。PEM 30燃料电池还具有高功率密度，可以迅速改变其输出满足功率需要变化，并且适用于那些需要快速启动的应用中。阳极26和阴极28提供了燃料电池部件24内部电流与多个集流器31之间的内部流动通路，其进而连接至一个或者多个外部负载33。在燃料电池部件24的工作过程中，由于催化剂的作用可以通过分解氢分子和原子产生电子，然后所述电子通过集流器31传送到一个或者多个外部负载33。燃料电池部件24中的单电池的工作电压最大可以为大约1V。由此，多个单电池可以串联或者并联起来以获得足够大的负载电压，这在下文中将详细进行描述。燃料电池部件24中的各层，包括阳极26、电解质30和阴极28是导电的，或者是电子导电或者是离子导电。
燃料电池部件24提供用以向一个或者多个电马达或者任何附加的电气部件或系统供电的直流电压。本发明的燃料电池部件24从固态材料和水或者其它氢源中获得氢。燃料电池部件24的负极26，即阳极，可以操作性地传导从固态储氢材料中释放出的电子，以使其能够被供给集流器31。负极26可包括蚀刻进入其表面中用以在质子交换膜30的催化剂表面上均匀地分散氢的通道。燃料电池阴极28还可包括蚀刻进入其表面中用以将氧分散到质子交换膜30的催化剂表面上的通道。燃料电池阴极28进一步操作性地将电子从外部电路传导回至催化剂，在那里电子与氢离子和氧重新结合生成水。催化剂操作性地用以促进氢和氧之间的反应。催化剂可包括面对质子交换膜30的包含但不限于铂、钯和钌的材料。铂的表面状态使其能以最大的表面积暴露在氢或氧中。在存在催化剂的条件下，氧分子被分解为氧原子，并从外部电路接收电子，同时与氢反应，由此生成水。在这个电化学反应中，在两个电极之间产生电位。
混合系统中的氢发生部件22提供能量储存容量，并且分享燃料电池部件24中的电极26。氢发生部件22进一步包括电极34和隔板36。氢发生部件22的结构一般为包括一个或者多个同样的电池，每个电池包括电极34、电极26和隔板36。电极26包括储氢材料38并发挥多重作用(1)用于燃料电池部件24的固态氢源；(2)用于氢发生部件22的活性电极26；以及(3)一部分或者全部电极起到燃料电池部件24的阳极的作用。
电化学氢发生部件22具有储存特性，其特征在于能够在充电阶段接收直流(DC)电能，从而将固态材料转变为富氢形式，在充电保持阶段保持能量以化学能形式存在，然后在放电阶段应燃料电池部件24的需要释放储存的能量。氢发生部件22能够基于其可再充性质在合理的使用周期中反复操作这三个阶段。电能可由外部源、再生制动系统、以及任何其它可以提供电能的来源供应。固态材料可以通过施加外部电压用氢来进行再充。通过使用这一设计，实现了真正的可再充燃料电池而不要分离的氢源。
燃料电池部件24和氢发生部件22之间的一个不同之处在于氢发生部件22直到再充时仅具有有限量的储存能量，而只要向其提供燃料和氧化剂，燃料电池部件24就将持续产生电功率输出。
为了产生电能，燃料电池部件需要氢和氧。与任何烃燃料相比，氢单位重量包含更多的化学能。本发明的电化学系统20使用能够储存氢的固态材料，例如但是不限于导电聚合物、陶瓷、金属、金属氢化物、有机氢化物、二元或者其它种类的二元/三元复合材料、纳米复合材料、碳纳米结构、氢化物浆料以及其它任何具有氢储存容量的先进复合材料。在本发明的实践中可使用传统和新型固态燃料作为共用电极26。
固态储氢材料显著地提高了能量密度，并且对于运输应用是十分理想的。与需要再充氢燃料的传统的氢-氧燃料电池不同，本发明的燃料可通过再充电和提供水而得到再生。本发明的燃料也是固态的，使其可以安全地进行处理和储存。固态燃料具有两个同时进行的功能，即能量储存和能量产生。由此，混合系统可以再充并同时提供氢燃料，并且输出的功率密度取决于其能量储存容量。换句话说，电功率的产生与能量的储存相结合。
适于在本发明实践中使用的固态材料应该能够吸收大量的氢，并且该材料还应该能够保持高度的结构完整性和在多次充/放循环中良好的氢吸收特性。换句话说，结构的完整性不应影响容量，固态材料在氢吸收的多次循环中应该具有较高的稳定性。
如上面所述，在本发明的实践中可以使用多种固态材料。在一个实例中，已发现金属氢化物可以用于本发明的氢发生和储存系统中。金属氢化物材料可以提供以下多种功能(1)用于燃料电池部件24的固态氢源；(2)用于氢发生部件22的活性电极26；以及(3)一部分或者全部电极起到燃料电池部件24的阳极的作用。金属氢化物可具有化学通式MxHy，其中M为金属，比如包括镍、镁、铝、锂、硼、锆和钛。H是氢。用于本发明的金属氢化物的例子包括但不限于LaNi5，FeTi，FeTiMn，ZrMn2，Ti，WO3，V2O5，NaAlH4，LiBH4及其混合物。固体比如金属氢化物的体积氢密度是相当高的，从而使其成为致密的储存介质。此外，通过结合氢成为固体，除非施加热量否则氢不会脱附出来，由此提高了安全性。
氢的吸附或脱附需要增加或者除去热量。可以通过使固态富氢材料接触热量或者进行隔热处理，从而控制氢的发生。可设置加热/冷却通道用于向/从包含固态材料的结构增加/除去热量。可设置传热表面邻近固态材料外壳以提供良好的热传导性能。当燃料电池部件24向电化学系统20需求氢时，热量被施加到储氢材料上。在加压的结构中可控制氢的释放。当负极26上的氢的压力较高时，不需要释放氢。
氢化物一般储存重量百分比大约为1％-7％的氢，并且具有高于液体或者固体氢的较高的体积存储密度。在压力下使用固态材料吸附氢的过程中，氢化物吸收氢并释放出热量。当降低压力和施加热量时，储存的氢从固态材料中释放出来。可以基于重量、氢容量、氢吸附/脱附的速度、氢化/脱氢的温度、氢化/脱氢的压力和循环稳定性选择固态储氢材料。
参照图2，在混合系统20的氢发生部件22中发生两个电化学反应，在阳极26发生一个电化学反应，在阴极34发生一个电化学反应。总反应用方框40表示。在氢发生部件22的电极(阳极26)上，电子与氢和反应基(R)相结合形成再充的储氢材料(方框42)。在另一个电极(阴极34)上，水分解为氧气和质子，其被传输通过质子导电的电解质(方框44)。图2所示的反应为储氢材料的再充反应。该再充反应将电能转化为化学能。
在该再充阶段可过量释放出氧。氧可被排放进入大气或者再循环进入燃料电池部件22，在那里它与氢结合生成水。混合系统20的再充导致生成了可进行再循环的水和氧。电化学系统20可需要进行冷却和排水管理以适当的发挥功能。由燃料电池部件24产生的水可进行再循环，通过储存罐回到氢发生部件22，在那里它被用来与电流一起再充固态燃料。由燃料电池部件24产生的热量仅够有限的使用。混合系统中仅存的液体是水，由此限制部件发生腐蚀问题。质子交换膜30中的水管理对于效率性能而言是关键的。因为膜必须是水化的，所以燃料电池部件24必须在副产物水的蒸发不比它的产生更快的条件下才能进行工作。
与使用氢或者气体不同，通过使用固态储氢材料以及可再充系统20，不需要在电化学系统20内储存大量燃料。如果需要的话，可以向系统20中加入水，而氢、氧和水可以进行循环。系统性能取决于所使用的材料。氢在向系统20施加需要的操作中被释放，并被将化学能转化为电能的装置(比如燃料电池部件24)消耗，然后系统20通过向氢发生部件22供应水和电能而再充。系统20的工作与具有持续更新的反应物的蓄电池系统相类似。该电化学系统20还可以在输出功率时进行再充。
参照图3，金属氢化物是具有潜力的固态储氢材料的一个例子。为了将电能转化为化学能，在混合系统20的氢发生部件22中发生两个电化学反应，在阳极26发生一个电化学反应，在阴极34发生一个电化学反应。总反应显示在方框50中。在酸性条件下，在金属氢化物电极(阴极34)上，电子与氢和金属相结合生成金属氢化物(方框52)。在另一个电极(阳极26)上，水分解为氧气和质子，其被输送通过质子导电的电解质(方框54)。图3所示的反应为金属的再充反应。如果金属化合物为固态材料，那么燃料电池部件24消耗从金属氢化物中释放的氢，并在电极中留下金属。在再充操作中发生电化学反应，在燃料电池操作过程中发生化学释放。燃料电池操作使用并消耗氢，从而导致金属氢化物释放出更多的氢。当氢被消耗完而仅剩下金属时，使用水和电压进行再充使其变回金属氢化物。
上面已经对水作为氢源进行了描述，但是，水并不是本发明的限制性实例。在其它实例中，其中氢源可包括甲醇、硼氢化钠、环己醇和苯胺。
参照图4，在一个非限制性实例中，本发明的电化学系统20可以用于运输应用中。化学能到电能的转化装置(比如燃料电池部件24)可被构造成分开的单电池，或者被构造成燃料电池堆。在堆结构中，预定数量的单电池一个接一个连接起来，以提供相应高的输出电压。在一个例子中，燃料电池堆可包括数百个单电池。通过串联或者并联连接这些电池以形成堆，可以产生足够大的用于驱动车辆的电压和电流。可使用使燃料和氧化剂气体相互隔开的互连材料在相邻电池之间实现串联连接，同时使一个电池的阳极26与相邻电池的阴极28电子连接。一般而言，每个燃料电池仅产生大约1V的电压，其自身不足以有效地为车辆供电。可以使用燃料电池堆来增加总电压输出，从而产生足够大的能量来有效地为车辆供电。
通过结构性连接燃料电池堆和电能到化学能的转化装置(比如氢发生部件22)，从而获得了改进的设计灵活性。通过取消对单独的储氢部件的需求，安全性和可靠性得到提高。水是氢源的一个例子，且水可以作为液体储存在水储存罐60中。可储存足够量的水以提供充足的氢，从而使车辆获得适当的驾驶距离。由燃料电池部件24产生的水可以储存在储存罐60内，并且再循环至氢发生部件22。
可以使用空气压缩机单元62由周围环境向燃料电池部件24的阴极28提供氧化剂。燃料电池堆产生的电流量取决于向它提供了多少氢和空气。空气压缩机单元62用以根据功率需求控制空气供给至燃料电池堆的速度。燃料电池车辆可以由一个或者多个电马达64驱动。在一个例子中，电马达用于驱动汽车的每个轮子。可使用控制模块66对燃料电池/氢发生器电化学系统20，水储存罐60，空气压缩机单元62，一个或者多个电马达64和任何附加的部件和系统进行控制。
使用燃料电池部件22将化学能转化为用于驱动车辆的电能。当车辆没有运行时，电能用来再充固态储氢材料，以再次驱动车辆。本发明的电化学系统20具有高速率的放电能力，快速充电和足够的电压适应性。
明显的是，在此根据本发明的系统提供了用于将电能转化为化学能并且将化学能转化为电能同时使氢再循环的电化学系统。尽管本发明的系统是结合其优选实施例和例子进行描述的，其它实施例和例子可以实现相似的功能和/或获得相似的效果。所以这些等同的实施例和例子都在本发明以及随后的权利要求旨在覆盖的精神和范围之内。
权利要求
1.一种用于将电能转化为化学能以及将化学能转化为电能的电化学系统，包括用于将电能转化为化学能的第一转化系统；和用于将化学能转化为电能的第二转化系统；其中所述第一转化系统和所述第二转化系统共享一个共用电极。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述共用电极为储氢材料。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述储氢材料为导电聚合物、陶瓷、金属、金属氢化物、有机氢化物、二元复合材料、二元-三元复合材料、纳米复合材料、碳纳米结构和氢化物浆料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述共用电极为第二转化系统的氢源，第一转化系统的活性电极，并且所述共用电极的一部分或者全部是第二转化系统的阳极。
5.根据权利要求1所述的系统，其中氢、氧和水在所述系统中进行再循环。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一转化系统在充电阶段可操作性地接收电能，在充电保持阶段保持能量以化学能形式存在，并且在放电阶段根据将化学能转化为电能的装置的需求释放所储存的能量。
7.根据权利要求6所述的系统，其中在充电阶段接收的电能由内部电压源、外部电压源或者再生制动系统供给。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述电化学系统能够在运输应用、住宅应用、商业和工业设施、和大型发电应用中使用。
9.一种用于将电能转化为化学能以及将化学能转化为电能的电化学系统，包括可操作性地将电能转化为化学能的氢发生器；和可操作性地将化学能转化为电能的燃料电池；其中所述氢发生器和所述燃料电池共享一个共用电极；并且其中氢可以在所述电化学系统中进行再循环。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述共用电极为固态储氢材料。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述固态储氢材料为导电聚合物、陶瓷、金属、金属氢化物、有机氢化物、二元复合材料、二元-三元复合材料、纳米复合材料和碳纳米结构中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述共用电极为燃料电池的固态氢源，氢发生器的活性电极，并且所述共用电极的一部分或者全部为燃料电池的阳极。
13.根据权利要求9所述的系统，其中所述氢发生器在充电阶段接收电能，使氢发生器回到富氢的形式，在充电保持阶段保持能量以化学能形式存在，并且根据燃料电池的需求在放电阶段释放储存的能量。
14.根据权利要求9所述的系统，其中所述系统中唯一的液体为水。
15.根据权利要求9所述的系统，其中所述氢发生器使用水和电压进行再充。
16.根据权利要求9所述的系统，其中所述电化学系统能够在运输应用、住宅应用、商业和工业设施、和大型发电应用中使用。
17.一种发电机，包括可操作性地将电能转化为化学能的氢发生器；可操作性地将化学能转化为电能的燃料电池；以及用于氢发生器和燃料电池的共用电极；并且其中所述共用电极为燃料电池的固态氢源，氢发生器的活性电极，和燃料电池的阳极。
18.根据权利要求17所述的发电机，其中所述共用电极为固态储氢材料。
19.根据权利要求17所述的发电机，其中所述氢发生器在充电阶段接收电能，使氢发生器回到富氢的形式，在充电保持阶段保持能量以化学能形式存在，并且根据燃料电池的需求在放电阶段释放储存的能量。
20.根据权利要求17所述的发电机，其中所述氢发生器使用水和电压进行再充。
全文摘要
一种用于将电能转化为化学能和将化学能转化为电能的电化学系统(20)。该电化学系统包括将电能转化为化学能的装置，和将化学能转化为电能的装置，其中将电能转化为化学能的装置和将化学能转化为电能的装置共享一个共用电极。在多个实施例中，本发明提供了一种氢发生器/燃料电池混合系统。在多个实施例中，共用电极起到燃料电池的氢源、氢发生器的活性电极的作用，并且共用电极的一部分或者全部是燃料电池的阳极(26)。氢、氧和水可在该系统中进行循环。
文档编号C01B3/02GK1849724SQ200480025998
公开日2006年10月18日 申请日期2004年6月28日 优先权日2003年7月10日
发明者C·魏, R·哈特, S·王 申请人:通用电气公司