专利名称：硼化合物燃料电池的电池堆结构的制作方法
技术领域：
本发明是涉及燃料电池与处理残物装置的结合，更详细地讲就是关于把在各个电池之间利用负反应生成的氢气清除，以便增加运转效率的硼化合物燃料电池的电池堆结构。
背景技术：
通常，作为把燃料的能源直接转换为电能源的装置，即关于燃料电池的技术是众所周知的。这种燃料电池以高分子电解质膜为中心，在两边上紧密附着多孔的正极和负极。正极(氧化电极或燃料极)上进行燃料中的氢的电化学氧化反应，并且，负极(还原电极或空气极)上进行氧化剂中的氧的电化学还原反应，此时利用因生成的电子移动而产生电能的原理。
向燃料电池供应氢的如液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、甲醇(CH3OH)、汽油等碳化氢系列(CH系列)，燃料在重整器中经脱磺过程—重整过程—氢气净化提取过程，只对氢(H2)进行净化提取作为气态使用，或是使用把固态的硼H4转变为液态，直接作为燃料使用的硼化合物燃料电池(BFC)方式。
上述BFC方式的燃料电池不使用重整器，因为用向电池堆的正极直接供应液态BH4-的方式，电极上产生的重整反应，所以不需要重整器，具有可以简化整个过程的优点。
但是，以往技术中使用BH4-做燃料的燃料电池中，为稳定溶液所添加的Na，在正极上产生如2H2O+NaBH4-+4H2一样的负反应，依据这样的负反应，产生氢气。因产生的氢气在电池堆的内侧沿着电解质膜进行流动，所以存在着妨碍燃料和空气的反应，降低发电效率的问题。此外，因为生成的氢气会导致产生压力增大，所以应使用由多个电池叠加而构成的电池堆中，作为解决方法，须增大泵的容量，因此，存在制造成本增加及电池堆体积过大的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供能够解决以上问题的硼化合物燃料电池的电池堆结构。
本发明的另一个目的是提供能够清除流经电池堆内部的燃料中所包含的氢气，以便提高发电效率的硼化合物燃料电池的电池堆结构。
此外，本发明第三个目的是提供能够防止内部容量的增大及制造成本的提高的硼化合物燃料电池的电池堆结构。
为了实现如上构成的本发明而设计的一种硼化合物燃料电池的电池堆结构，包括把在燃料罐中储藏的硼化合物供应给电池堆的正极，把空气供应给电池堆的负极，以便从硼化合物和空气的电化学反应中取得电的燃料电池；上述电池堆结构由各个电池叠加形成，电池之间上安置有燃料进行移动的燃料移动管，其燃料移动管上设置有为清除电池间移动燃料中氢气的气液分离器。
所述的电池堆结构，其上述的硼化合物为BH4-。
所述的电池堆结构，其上述气液分离器内部形成有一空间部，一侧形成有燃料入口，另一侧形成有燃料出口，上面连接着把氢气排出到外部的氢气排出管。
如上所述，硼化合物燃料电池的电池堆结构，是在具有由多个电池叠加形成电池堆的燃料电池中，为使其它电池的燃料进行移动，用燃料移动管进行连接，其燃料移动管安置有分隔氢气的气液分离器，以便把燃料从电池向连接着的其它电池上移动，这样，具有减少因氢气导致的电池堆的压力所造成损失的效果，此外，防止了不必要的增大泵的容量，具有显著提高电池的整个运转效率的效果。
图1是本发明的构成原理示意图。
图2是本发明的电池堆的单一电池叠加结构的断面示意图。
图3是本发明的气液分离器的断面示意图。
以下是对图面上主要部分符号的说明10电池堆、12正极、13负极、20燃料罐、100燃料移动管、101气液分离器、C、C1单一电池、P泵。
具体实施例方式
以下参照附图及实施例进行详细地说明。
图1是本发明的构成原理示意图。如图所示，燃料电池(1)的整体构成拥有在产生电的电池堆(10)的一侧上的储存液态的BH4-的燃料罐(20)。其燃料罐(20)和电池堆(10)的正极上的燃料供应管(30)和燃料回收管(40)连接在一起，其燃料供应管(30)上安装有泵出燃料的燃料泵(50)。
并且，上述电池堆(10)的负极上安装有空气供应管(60)和空气排出管(70)。空气供应管(60)上安装有泵出空气的气泵(80)上述电池堆(10)，进行电化学反应的单一电池可以叠加后用螺栓联接。
参照图2对单一电池结构进行说明，由电解质膜(11)的两侧扩散气体的正极(12)和负极(13)结合在一起形成膜—电极集合(14)；紧密安装在膜—电极集合(14)的两侧，在正极(12)和负极(13)上形成有燃料气体及有氧气体通道的双极板(15)；安置在双极板(15)的两侧上构成正极(12)和负极(13)集电板(16)构成的。
上述膜—电极集合(14)的电解质膜(11)是以高分子材料形成的离子交换膜，作为代表性的商品化电解质膜(11)有NAFION膜，在发挥离子的导体作用的同时，还起着防止氧气和氢的接触的作用，正极(12)和负极(13)作为支撑铂(Pt)催化层的支撑体，其结构是用多孔的碳化纸或碳化布结合在电解质膜(11)的两侧。
上述双极板(15)是用密质的碳板形成。内侧面紧密附着在上述正极(12)和负极(13)上，为形成燃料和空气流动的通道而形成有流路槽(15A)。
上述集电板(16)应具有电传导性好，耐腐蚀性强，没有氢臭味的特征，具体就是能够满足以上条件的铝、铜等中的任何材料都可以。
此外，为使与上述电池堆(10)电池(C)连接的其他电池(C1)的燃料可以移动，用燃料移动管(100)进行连接，其燃料移动管(100)安置为有清除包含在移动燃料中氢气的气液分离器(101)。
与图3所示相同，上述气液分离器(101)内部形成有一空间部(102)，一侧上形成有燃料入口(101A)，另一侧上形成有燃料出口(101硼)，上面连接着把氢气排出到外部的氢气排出管(103)。
下面，对具有如上构成的电池堆结构的燃料电池的作用及效果进行说明。
使用者如果操纵燃料电池(1)的开关，依据电子控制部(未图示)已经设定的控制程序，运转燃料泵(50)，使燃料罐(20)中储存的液态的BH4-通过燃料供应管(30)，供应给电池堆(10)的正极，同时，运转气泵(80)，通过空气供应管(60)，向电池堆(10)的负极供应空气。
与前述相同，向电池堆(10)供应的液态的BH4-沿着流路槽(15A)流动，在膜—电极集合(14)的正极(12)的前面扩散，进行氢的电化学反应，空气在沿着含有氧气的流路槽(15A)流动，在膜—电极集合(14)的负极(13)的前面扩散，产生氧气的电化学还原反应。此时，因生成的电子移动而产生电，发生的电在集电板(6)上被集电，用做电能源使用。
此时的反应式为正极E0＝1.24V负极E0＝0.4V
总式E0＝1.64V与前相同，在电池堆(10)的单一电池(C)上进行电化学反应后的燃料，会通过燃料移动管(100)，向连接着的其它单一电池(C1)移动。此时，燃料便通过气液分离器(101)。同样，通过气液分离器(101)，只把清除了氢气后的燃料供应到下一个电池，进行电化学反应，以此可防止因氢气导致效率下降的问题。
权利要求
1.一种硼化合物燃料电池的电池堆结构，包括把燃料罐中储藏的硼化合物供应给电池堆的正极，把空气供应给电池堆的负极，以便从硼化合物和空气的电化学反应中取得电的燃料电池，其特征在于上述电池堆结构由各个电池叠加形成，电池之间安置有燃料进行移动的燃料移动管，其燃料移动管上设置有为清除电池间移动燃料中氢气的气液分离器。
2.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于上述的硼化合物为BH4-。
3.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于以上述气液分离器内部形成有一空间部，一侧形成有燃料入口，另一侧形成有燃料出口，上面连接着把氢气排出到外部的氢气排出管。
全文摘要
本发明公开了一种硼化合物燃料电池的电池堆结构，属于燃料电池与处理残物装置的结合。本发明包括把燃料罐中储藏的硼化合物供应给电池堆的正极，把空气供应给电池堆的负极，以便从硼化合物和空气的电化学反应中取得电的燃料电池；其电池堆结构由各个电池叠加形成，电池之间上安置有燃料进行移动的燃料移动管，其燃料移动管上设置有为清除电池间的移动燃料中氢气的气液分离器。以此来减少氢气在电池堆的压力，减少发电效率降低所产生的损失。
文档编号H01M8/00GK1549372SQ0312985
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
发明者河三喆, 朴明碩, 曺泰熙, 李明浩, 黄龍俊, 金鐵焕, 許成根, 高承兌, 崔鴻, 河三 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司