专利名称：具备加湿部的燃料电池发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属燃料电池及其制造领域涉及具备加湿部的燃料电池发电装置，特别是通过从外部供给的燃料和空气进行电化学性反应的发电装置自身具备有加湿部，从而使发电效率提高、体积变小的具备加湿部的燃料电池发电装置。
背景技术：
一般来讲，燃料电池为将燃料能源转化为电能的装置，这样的燃料电池通常以高分子电解质膜为中心，两侧附着了多孔质的阳极和阴极，在阳极(氧化电极或燃料极)发生了用做燃料的氢气的电化学性的氧化反应，在阴极(还原电极或空气极)发生了做为氧化剂的氧气的电化学性的还原反应，通过这两个反应所产生的电子的移动就产生了电能。
类似这样在燃料电池供给的氢气是将LNG(液化天然气)，LPG(液化石油气)，CH3OH甲醇)，汽油等碳氢化合物系列燃料(CH系列)，在重整反应器中通过脱磺工程→重整反应→氢气精制工程，精制了氢气，以气体状态使用的PEMFC系统，以及将固体状态的BH4-制成水溶液状态直接作为原料使用的BFC系统等被广泛介绍。
以往BFC系统的构造正如图1所示燃料电池(1)的整体构成是在产生电能的发电装置(10)的一侧为了储藏水溶液状态的BH4-，具备了有燃料储罐(2)，在此燃料储罐(2)和发电装置(10)的阳极中是用燃料供给线路(3)和燃料回收线路(4)来连接的，在此燃料供给线路(3)中为了抽吸燃料而设置了燃料泵(5)。
再有，上述发电装置(10)的阴极中设置了空气供给线路(6)和空气排出线路(7)，在此空气供给线路(6)中为了抽吸供给的空气而设置了空气泵(8)，在此空气泵(8)和上述发电装置(10)之间为了给上述空气供给线路(6)中的空气加湿而设置了空气加湿部(11)。
如上所述构成的以往技术的燃料电池(1)，如果打开机器开关的话，上述燃料泵(5)将抽吸储藏在上述燃料储罐(2)的水溶液状态的BH4-，通过上述燃料供给线路(3)供给到上述发电装置(10)的阳极中，与此同时，启动上述空气泵(8)，通过上述空气供给线路(6)向上述发电机装置的阴极供给空气。
向上述发电装置(10)供给的水溶液状态的BH4-和空气在发电机中的高分子电解质膜之间流动，在阳极中进行了氢气的电化学性的氧化反应，而在阴极中进行了氧气的电化学性还原反应，此时，因上述两个反应使电子进行移动而产生电能，此时，将产生的电能集聚在集电板上，即可作为能源来使用。
这时的反应方程式是阳极E0＝1.24V阴极E0＝0.4V总合E0＝1.64V但是，如上所述的以往技术的燃料电池(1)为了得到活跃的反应，通常都是另外再配置加湿器(11)，这样的话，就导致了机器整体变大，而且还存在着制造费用增大的问题点。
发明内容
本发明是为了解决上述以往技术的问题提出来的，本发明的目的是提供如下的具备加湿部的燃料电池的发电装置，它是既提供给发电装置内侧的空气加湿部，又减小了燃料电池的整体大小，而且还降低制造单价的具备加湿部的燃料电池的发电装置。
为了达到上述目的，依据本发明的具备加湿部的燃料电池的发电装置是在电解质膜的一侧面上附着了供给燃料而产生电化学性的氧化反应的阳极，而另一侧面附着了供给空气而产生电化学性的还原反应的阴极，并由两侧的阳极和阴极接合而形成的膜-电极接合体；在膜-电极接合体的两侧紧密的组装在阳极和阴极上形成燃料气体以及氧气含油气体的流路的一对双极板以及密着于上述双极板外侧面的用于集电的集电板构成。
沿着上述双极板的上端部的内侧面形成了一定深度的凹入槽；在此之间放置电解质膜，其中在一侧燃料流动，另一侧流动空气，此时，为了使包含在燃料中的一定量的水向空气一侧流动来加湿空气，所以准备了加湿空间，即提供以此为特征的具备加湿部的燃料电池发电装置。
优点及积极效果正如上面所叙述的那样，依据本发明的具备加湿部的燃料电池发电装置是在能够发电的发电部的上侧，为了给向发电部供给的空气进行加湿，形成了加湿部，这样的话，空气就能在向上述发电部流入之前在加湿部中得到加湿，因此，在发电部中，依据燃料和被加湿的空气产生了活跃的电化学性反应，这样不仅能提高发电的效率，而且还因加湿部无需另外单独设置而是安装在发电装置内部，所以发电装置的整体可以制作的较小。
图1是以往技术的燃料电池构造的简要构成示意图。
图2是本发明的具备加湿部的燃料电池的简要构成示意图。
图3是本发明的发电装置构造的纵断面示意图。
图4是本发明的膜-电极接合体的斜视示意图。
图5是本发明的双极板的斜视示意图。
各图中1燃料电池、2燃料储罐、3燃料供给线路、4燃料回收线路、5燃料泵、 6空气供给线路、7空气排出线路、8空气泵、10发电装置、 11空气加湿部、100发电装置、 101电解质膜、102阳极、 103阴极、104膜-电极接合体、 105流路、106双极板、106a流路槽、107集电板、109凹入槽、110加湿空间、 112区划板、113滞留槽、114滞留槽形成肋拱、200发电部、300加湿部；LNG液化天然气、LPG液化石油气、CH3OH甲醇、 PEMFC高分子电解质膜燃料电池、BFC硼燃料电池。
具体实施例如下参照上述构成本发明的具备有加湿部的燃料电池发电装置的实施图例进行详细说明。
图2是本发明的具备有加湿部的燃料电池的简要构成示意图。如图所示，形成燃料电池(1)的基本的构造因为和图1的以往构造同一，在这里就不详细说明了。但是，需要清楚的是，本发明中的加湿部无需另外特意单独配置，在发电装置(100)的发电部(200)上侧形成的为了向发电部(200)流入加湿空气的加湿部(300)是在上述发电装置(100)的内部形成。
图3是本发明的发电装置构造的纵断面示意图。图4是依据本发明的膜-电极接合体的斜视示意图。图5是依据本发明的双极板的斜视示意图。如图所示，依据本发明的具有加湿部的燃料电池发电装置是在电解质膜(101)的一侧附着了阳极(102)，另一侧附着了阴极(103)而形成的膜-电极接合体(104)的阳极(102)和阴极(103)的外侧面上，为了形成燃料和空气能够分别流动的流路(105)，紧密安装了一对双极板(106)，在此双极板(106)的外侧面紧密安装了将产生集电的集电板(107)，从而形成了发电部(200)。
还有，如上所述的发电部(200)的上侧沿着上述双极板(106)的上端部的内侧面形成了一定深度的凹入槽(109)；在此之间放置电解质膜(101)，其中在一侧燃料流动，另一侧流动空气，此时，包含在燃料中的一定量的水向空气一侧流动来加湿空气，从而形成了具备有加湿空间(110)的加湿部(300)。
上述膜-电极接合体(104)的电解质膜(101)是由高分子材料构成的离子交换膜构成的，已经商品化的具有代表性的电解质膜(101)有杜邦公司生产的Nafion膜，氢离子在传递的同时也起到阻挡氧气和氢气的接触作用，阳极(102)和阴极(103)作为支持白金催化剂的支持体，以多孔性的复写纸或者复写布与电解质膜(101)的两侧粘着构成。
再有，附着了阳极(102)和阴极(103)的电解质膜(101)的上端部沿着上侧延长形成，在上述加湿部(300)中空气和燃料流动时，为了划分空气和燃料使其不会相互混合具备有区划板(112)，区划板(112)形成如图4中的点线表示。
还有，上述双极板(106)是由精细质的碳极板构成的四角型板体，其内侧面与上述膜-电极接合体(104)的两侧面贴近时，为了能够形成流路(105)从而形成了复数个流路槽(106a)。
再有，在形成了上述流路槽(106a)的上侧形成了凹入槽(109)，在上述凹入槽(109)的内侧形成了燃料和空气按锯齿形流动并滞留，从而产生大量湿气的滞留槽(113)，同时，为了形成此滞留槽(113)有多个滞留槽形成肋拱(114)按一定间距交互形成。
如上所述，依据本发明的发电装置(100)的加湿部(300)中，被加湿的空气供给到发电部(200)，从而形成了发电。
即，在加湿部(300)中分别供给的燃料和空气放置在加湿部(300)，电解质膜(101)的区划板(112)之间，依据在其两侧以锯齿形形成的滞留槽(113)，燃料和空气按锯齿形流动，此时，燃料中的水通过电解质膜(101)向空气流动的滞留槽(113)一侧流动，从而空气得到了加湿。
再有，经过上述滞留槽(113)的燃料和加湿的空气依据发电部(200)的流路(105)流动，阳极一侧的流路(105)中供给了水溶液状态的BH4-，阴极一侧的流路(105)中供给了空气，从而在电解质膜(101)的阳极中产生了电化学性的氧化反应，而在阴极中则产生了电化学性的还原反应，依据这两个反应电子得到移动产生了电，这样产生的电集电于集电板(107)上。
在发电装置(100)的内部形成的加湿部(300)中，向发电部(200)供给加湿了的空气，从而产生电化学性反应，这样的电化学性反应由于得到了加湿了的空气，其反应将更加活跃，不仅仅提高了发电的效率，同时依据如上所述的为了给空气加湿的加湿部(300)设置在发电装置(100)的内部，还能够使燃料电池的整体较小。
权利要求
1.一种具备加湿部的燃料电池发电装置由在电解质膜的一侧面上附着了供给的燃料而产生电化学性的氧化反应的阳极，而另一侧面附着了供给的空气而产生电化学性的还原反应的阴极，并由两侧的阳极和阴极接合而形成的膜-电极接合体；在膜-电极接合体的两侧紧密的组装在阳极和阴极上形成燃料气体以及氧气含油气体的流路的一对双极板以及密着于上述双极板外侧面的用于集电的集电板构成，其特征是沿着上述双极板的上端部的内侧面形成了一定深度的凹入槽；在此之间放置电解质膜，其中在一侧燃料流动，另一侧流动空气，此时，包含在燃料中的一定量的水向空气一侧流动来加湿空气，所以具备了加湿空间。
2.根据权利要求1所述的具备加湿部的燃料电池发电装置，其特征是在形成了上述流路槽的上侧形成了凹入槽，在凹入槽的内侧形成了燃料和空气按锯齿形流动并滞留从而产生大量湿气的滞留槽，同时，为了形成此滞留槽有多个滞留槽形成肋拱按一定间距交互形成。
全文摘要
本发明属燃料电池及其制造领域涉及一种具备加湿部的燃料电池发电装置，解决供给燃料电池的空气需要加湿增进化学反应而外设加湿部又使发电装置变大的问题。它是在发电部(200)的上侧，为了给向发电部(200)供给的空气进行加湿，形成了加湿部(300)，空气就在向上述发电部(200)流入之前在加湿部(300)中得到加湿，因此，在发电部(200)中，依据燃料和被加湿的空气产生了活跃的电化学性反应，这样不仅能提高发电的效率，而且还因加湿部(300)无需另外单独设置而是安装在发电装置内部，所以可使具备加湿部的燃料电池的发电装置体积缩小并降低了制造单价。
文档编号H01M8/04GK1549379SQ0312983
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者李明浩, 黄龍俊, 金鐵焕, 高承兌, 許成根, 崔鴻, 曺泰熙, 朴明碩 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司