燃料电池的结晶化促进装置.pdf

本发明提供一种燃料电池的结晶化促进装置，主要包括有电发生器、燃料罐、燃料回收管，在电发生器和燃料罐之间设置有通过燃料回收管回收到燃料罐的燃料BO2－结晶化促进装置，在结晶化促进装置的后方设置有通过过滤除去结晶的过滤器。本发明的有益效果是：本发明燃料电池是为了促进在燃料回收管内部流动的燃料NaBO2结晶化而设置的热电元件，在其热电元件的后方设置为了过滤NaBO2结晶的过滤器，从而防止由NaBO2结晶的凝胶，使管路堵塞或电发生器的性能劣化，进而有提高整体燃料电池的性能的效果。

1.  一种燃料电池的结晶化促进装置，主要包括有电发生器、燃料罐、燃料回收管，其特征在于在电发生器(101)和燃料罐(102)之间设置有通过燃料回收管(104)回收到燃料罐(102)的燃料BO2-结晶化促进装置，在结晶化促进装置的后方设置有通过过滤除去结晶的过滤器(111)。

2.  根据权利要求1中所述的燃料电池，其特征在于所述结晶化促进装置是吸热部对燃料回收管(104)流动的燃料进行冷却的热电元件(110)。

3.  根据权利要求2中所述的燃料电池，其特征在于所述热电元件(110)包括有：冷却燃料回收管(104)的吸热部和加热燃料供给管(103)流动燃料的发热部。

燃料电池的结晶化促进装置
技术领域
本发明涉及的是由外部供给燃料和空气进行电化学反应产生电的燃料电池的发明，特别涉及的是使反应后回收的燃料BO₂结晶，而后再进行过滤，可防止由结晶状态的BO₂堵塞管路的燃料电池的结晶化促进装置。
背景技术
一般而言，燃料电池是把燃料的热能直接转换为电能的装置，这种燃料电池的电发生器是通常以高分子电解质膜为中心，在两边附着阳极和阴极。在阳极(氧化电极或燃料极)上进行燃料氢的电化学氧化反应，在阴极(还原电极或空气极)上进行氧化剂的氧的电化学还原反应，此时产生的电子移动而形成电能。
给燃料电池提供的氢气是由液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、甲醇(CH₃OH)、汽油等碳氢系列(CH系列)燃料在转化炉里经过脱磺工程→转化反应→氢气提炼工程，提炼出氢(H₂)并将提炼出的氢(H₂)以气态的形式供给质子交换膜燃料电池PEMFC(Proton Exchange Membrane FuelCell)系统使用，或是把固态的BH₄^-转化为水溶液状态，直接作为燃料供给硼燃料电池BFC(Boron Fuel Cell)系统使用。
已有的硼燃料电池BFC的结构连接示意图如图1所示，对此进行简单说明如下：
如图所示，现有的燃料电池1是在产生电的电发生器10的一侧有为了储藏水溶液状态的BH₄^-的燃料罐2，燃料罐2和电发生器10的阳极连接有燃料供给管3和燃料回收管4，在其燃料供给管3上设置有抽吸燃料的燃料泵5。
在上述电发生器10的阴极设置有空气供给管6和空气排出管7，在空气供给管6上设置有能抽吸空气的空气压缩机8。
如上已有燃料电池在机器的动作开关接通时，燃料泵5抽出储存在燃料罐2的水溶液状态BH₄^-，并通过燃料供给管3供给到电发生器10的阳极(燃料极)，与此同时，启动空气压缩机8，使空气通过空气供给管6供给到电发生器10的阴极(空气极)。
上述供给到电发生器10的水溶液状态的BH₄^-和空气在电发生器10中把高分子电解质膜夹在中间而流动，并且在阳极上进行氢的电化学氧化反应，在阴极上进行氧气的电化学还原反应，此时因生成电子移动而形成电流，电子聚集在集电板(未图示)上成为能源电池。
此时的反应方程式如下：

但是，已有燃料电池在上述反应中产生的BO₂^-是在进行结晶的长时间时间中变成凝胶状态，当对反应后的燃料进行再利用时，由于堵塞燃料供给管3和燃料回收管4的管路，会出现燃料电池性能降低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种对反应后回收的燃料BO₂^-促进结晶后再进行过滤，可防止在结晶状态中的凝胶状态BO₂^-出现堵塞管路的燃料电池的结晶化促进装置的发明。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种燃料电池的结晶化促进装置，主要包括有电发生器、燃料罐、燃料回收管，在电发生器和燃料罐之间设置有通过燃料回收管回收到燃料罐的燃料BO₂^-结晶化促进装置，在结晶化促进装置的后方设置有通过过滤除去结晶的过滤器。
本发明的有益效果是：本发明的燃料电池的结晶化促进装置是为了促进在燃料回收管内部流动的燃料NaBO₂结晶化而设置的热电元件，在其热电元件的后方设置为了过滤NaBO₂结晶的过滤器，从而防止由NaBO₂结晶的凝胶，使管路堵塞或电发生器的性能劣化，进而有提高整体燃料电池的性能的效果。
附图说明
图1是已有燃料电池结构连接示意图；
图2是本发明一个实施例的结构连接示意图；
图3是本发明单一电池结构的剖面图；
图4是本发明中根据温度而释出的NaBO₂量的曲线图；
图5是本发明的另一个实施例的结构连接示意图。
具体实施方式
本发明提供一种燃料电池地结晶化促进装置，主要包括有电发生器、燃料罐、燃料回收管，在电发生器101和燃料罐102之间设置有通过燃料回收管104回收到燃料罐102的燃料BO₂^-结晶化促进装置，在结晶化促进装置的后方设置有通过过滤除去结晶的过滤器111。
所述结晶化促进装置是吸热部对燃料回收管104流动的燃料进行冷却的热电元件110。
所述热电元件110包括有：冷却燃料回收管104的吸热部和加热燃料供给管103流动燃料的发热部。
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明：
图2是本发明一个实施例的结构连接示意图；如图2所示构成燃料电池的基本的结构与已有的技术相同。
即，燃料电池100设置有水溶液状态的BH₄^-和空气进行电化学反应完成发电的电发生器101，间隔一定距离储藏供给到电发生器101阳极的水溶液状态的BH₄^-燃料罐102，在燃料罐102和电发生器101的阳极入口部上连接有供给燃料用的燃料供给管103，在阳极的出口部和燃料罐102的上部连接有为了回收反应后的燃料的燃料回收管104，且在上述燃料供给管103上设置有能抽吸燃料的燃料泵105。
此外在上述电发生器101的阴极入口部连接有供给空气的空气供给管106，在阴极的出口部设置有能够排出反应后空气的空气排出管107，在上述空气供给管106上设置有空气压缩机108。
另外，在上述电发生器101和燃料罐102之间设置有BO₂^-结晶化促进装置的热电元件110。上述BO₂^-结晶化促进装置促进向燃料回收管104回收的燃料中释出BO₂^-的结晶化。在其热电元件110的后方设置有过滤器111，上述过滤器111过滤由热电元件110促进结晶化的BO₂^-结晶。
上述电发生器101可以是连续层叠多个单一电池形态或单一电池的形态。图3是单一电池形态结构的剖面图，如图3所示其结构包括：在电解质膜131的两侧粘着为了扩散反应气体的阳极132和阴极133，它们共同构成膜-电极结合体134；在上述膜-电极接合体134的两侧与阳极132和阴极133分别组装形成燃料气体及含氧气体的流路135的分隔板136；设置在上述分隔板136的两侧构成阳极132和阴极133的集电极的集电板137。
上述膜-电极接合体134的电解质膜131是由高分子材料构成的离子交换膜，其代表性商品的电解质膜131有杜邦公司的Nafion膜，不仅可以作氢离子传导体的同时，还可以阻挡氧气和氢气的接触。阳极和阴极是支持铂(Pt)催化层的支持体，是由多孔性碳纸或碳布在电解质膜131的两侧粘贴的结构。
上述分隔板136是由质密的碳板制成，在内侧面形成有为使流体流动的多个流路槽135a(图中没有)。
上述集电板137的材质应该是导电性好、耐蚀性好、并且不会发生氢脆化的材料，具体使用钛、不锈钢、铜等只要能满足上述要求的任何一种都可以。
如上构成的本发明的燃料电池，当在机器动作开关接通时，电源供给燃料泵105，从而使燃料泵105启动，随之抽吸储存在燃料罐102里的水溶液状态BH₄^-再通过燃料供给管103使燃料供给到电发生器101的阳极132。
上述空气压缩机112通过空气供给管109使空气供给到电发生器101的阴极133，如此供给到电发生器101内部的水溶液状态BH₄^-间隔着电解质膜131沿着在阳极132的外侧面上形成的流路135流动，并且进行全面扩散，空气沿着阴极133的外侧面上形成的流路135流动，并且进行全面扩散，从而在阳极132上进行电化学氧化反应，而在阴极133上进行电化学还原反应，这时形成的电子移动产生电，产生的电在集电板137上集聚并作为能量源使用。
在上述电发生器101上发生的反应方程式是：
阳极：   E0＝1.24V
阴极：         E0＝0.4V
合计：         E0＝1.64V
在如上燃料水溶液状态的BH₄-中，为了使溶液成稳定，混合一定量的Na，其副反应是
阳极：2H2O+NaBH4+4H2
在电发生器101上，反应后的燃料是通过燃料回收管104再从新供给到燃料罐102内，但由于热电元件110的吸热部吸热而使燃料回收管104冷却，从而使BO2-的结晶化得到促进，结晶后的BO2-在过滤器111进行过滤，从而防止向电发生器101流入BO₂^-结晶。
即，从图4根据温度而释出燃料NaBO2量比较的曲线图中可知，燃料在温度越低时，NaBO2的释出量越多；温度越高，NaBO2的释出量越少。因此由热电元件110的吸热部向燃料回收管104回收的燃料结晶后，利用过滤器111过滤结晶的NaBO₂，从而防止由NaBO₂堵塞管路或使电发生器101的性能热化。
热电元件110是利用连接2种金属端部在通电时按电流的方向一处端子吸热，另一处端子放热的珀耳帖效应(或称为塞贝克效应)的元件，使其2种金属采用电传导方式不同的铋(Bi)，碲(Te)等半导体来代替时，能够得到效率高的吸热/放热作用的珀耳帖效应(或称为塞贝克效应)的元件。
图5是本发明的另一个实施例的结构连接示意图。图中所示基本结构与上述的实施例相同，但在本实施例中由上述热电元件110的发热部是向燃料供给管103供给的燃料进行加热，从而使供给到电发生器101燃料的反应得到促进，进而提高发电性能。