具有燃料再利用装置的燃料电池 【技术领域】
本发明涉及的是燃料电池，特别涉及的是燃料电池的燃料再利用装置。
背景技术
在人类使用的能源中，大部分是从化石燃料中取得的。这些化学燃料的使用不仅对环境造成大气污染、酸性雨、地球温室效应等非常严重的负面影响，同时也存在能源效率低的问题。
燃料电池代替上述化石燃料方案地提出，与通常的电池(两极电池)不同，燃料电池从外部向阴极供应燃料(氢气体或炭化氢)，向阳极供应氧气后，在进行水电分解逆反应的电化学反应中产生的电和热的电池，实际上可以视燃料电池为发电装置。
燃料电池的发电方法是不经过燃料的燃烧(氧化)，而是经过氢气与氧气的电化学反应，把反应前后的能量差直接转换成电能的方法。
燃料电池根据电解质的不同可以分成：在200℃左右启动的磷酸型燃料电池；在60℃～110℃时启动的钾电解质型燃料电池；在常温～80℃时启动的高分子电解质燃料电池；在约500～700℃的高温下启动的熔融炭酸盐电解质型燃料电池；还有在1000℃以上高温下启动的固体氧化物燃料电池等。
这些燃料电池如图1所示包括：为了使氢气与氧气进行电化学反应时产生电能在中间放入电解质膜(未图示)的具备燃料极11和空气极12的燃料电池堆10；把含氢气的氢化硼钠(NaBH4)供应给上述燃料极11的燃料供应部20；把含氧的空气供应给上述空气极12的空气供应部30；把燃料电池堆10中生成的电能供应给负荷的电能输出部(未图示)。
空气供应部30包括：把空气引导到燃料电池堆10空气极12的空气供应管31；设置在空气供应管31的中间并抽送大气中空气的空气泵32；设置在空气泵32的出口侧为了进行适当润湿空气而进行加湿的加湿器33。
加湿器33包括：连接在空气供应管31中间，把供应给空气极12的空气进行加湿的湿润部33a；设置在湿润部33a的一侧并加热空气的燃烧器部33b。燃烧器部33b上另外连接设置了燃烧气体供应管34和燃烧气体泵35。
图1中未说明的符号21是燃料供应管，22是燃料桶，23是燃料泵。
向已有燃料电池供应燃料产生电能的过程如下：
根据控制部的指令启动燃料泵23，从燃料桶22汲取燃料即水溶液状态的BH4，供应给燃料电池堆10的燃料极11，此燃料与向空气极12供应的氧气产生电化学反应，在生成水的同时两个电极之间产生电流。
更为详细观察，在燃料极11侧，燃料中产生电化学氧化反应：
，并传达从电解质膜中通过氧化/还原反应中生成的离子，
在空气极12中，产生供给空气(氧气)的电化学还原反应：
。
随之，在燃料极11和空气极12之间产生电动势，此电动势通过连接在燃料电池堆10的电能输出部(未图示)把电流供应给负荷。
但是，如上述已有燃料电池，向空气极供应空气时，为了使空气达到适当的湿润状态，在空气供应管31的中间另外设置加湿器33，此类加湿器33是加热式的，随着燃烧器部33b的启动和向其供应单独的燃烧气体，存在需要增加另外的燃烧气体问题。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述技术中存在的缺陷，提供一种利用燃料的一部分启动加热加湿器的具有燃料再利用装置的燃料电池。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具有燃料再利用装置的燃料电池，其结构包括：中间放入叠加电解质膜使含氢的燃料与含氧的空气在电化学反应中产生电的燃料极与空气极的燃料电池堆；与燃料电池堆的燃料极连接并供应含氢燃料的燃料供应部；向燃料电池堆空气极供应含氧空气的空气供应管的中间设有燃烧器部和加湿空气的加热式加湿器的空气供应部，在燃料电池堆的燃料极出口与燃烧器部之间连接有燃料再利用装置，该装置包括有：在燃料电池堆的燃料极出口侧设有把反应后燃料中的氢气分离出来的气液分离器；把气液分离器连接在加热式加湿器的燃烧器部上，把从燃料分离的氢气体作为燃烧气体供应给上述加热式加湿器的燃烧器部的氢气供应管；氢气供应管的中间设置有可以开闭的氢气供应阀。
本发明的有益效果是：本发明是由：设置在燃料电池堆的燃料极出口侧，从反应后的燃料中分离氢气体的气液分离器；把气液分离器连接在加热式加湿器的燃烧器部上，把从燃料分离的氢气体作为燃烧气体供应给上述加热式加湿器的燃烧器部的氢气供应管；氢气供应管的中间设置可以开闭的氢气供应阀构成。所以，不需要把额外的燃烧气体供应给燃烧器部，利用从燃料电池堆中的副反应产生的氢气启动上述加湿器的燃烧器部，上述装置可以节省燃料费用或其他维持费用。
【附图说明】
图1是已有燃料电池实施例的系统图；
图2是本发明的实施例的系统图；
图3是本发明的燃料电池的另一个实施例的系统图。
【具体实施方式】
本发明提供一种具有燃料再利用装置的燃料电池，其结构包括：中间放入叠加电解质膜使含氢的燃料与含氧的空气在电化学反应中产生电的燃料极与空气极的燃料电池堆；与燃料电池堆的燃料极连接并供应含氢燃料的燃料供应部；向燃料电池堆空气极供应含氧空气的空气供应管的中间设有燃烧器部和加湿空气的加热式加湿器的空气供应部，在燃料供应部20与燃料极11中间装有氢气再利用装置40，该氢气再利用装置40连接在燃烧器部33b上，能从反应后的燃料中分离出氢气，并供应给空气供应部30的加湿器33，氢气再利用装置40包括有：在燃料电池堆10的燃料极(11)出口侧设有把反应后燃料中的氢气分离出来的气液分离器41；把气液分离器41连接在加热式加湿器33的燃烧器部33b上，把从燃料分离的氢气体作为燃烧气体供应给加热式加湿器33的燃烧器部33b的氢气供应管42；氢气供应管42的中间设置有可以开闭的氢气供应阀43。
在燃烧器部33b的一侧设置有内部装入水或空气的取暖媒体的储存箱33c，用燃烧器部33b燃烧热加热储存箱33c内的取暖媒体应用于取暖。
燃料供应部20的燃料桶22上连接有把反应中产生的水引导到水箱33c内加热的取暖水供应管34，取暖水供应管34的另一端连接到取暖媒体储存箱33c入口
下面结合附图对本发明的实施例进一步详细说明：
如图所示，本发明的燃料电池包括：为了使氢气与氧气进行电化学反应时产生电能，在中间放入电解质膜(未图示)的燃料极11和空气极12的燃料电池堆10；把含氢的氢化硼钠(NaBH4)供应给上述燃料极11的燃料供应部20；把含氧的空气供应给上述空气极12的空气供应部30；设置在燃料供应部20与燃料极11中间能从反应后的燃料中分离出氢气，并供应给空气供应部30的加湿器33的氢气再利用装置40；把燃料电池堆10中生成的电能供应给负荷的电能输出部(未图示)。
燃料供应部20包括：能够把燃料循环供应给燃料极，以闭环形状连接在燃料电池堆10的燃料极11上的燃料供应管21；在燃料供应管21的中间设有可装卸并装入一定量氢化硼钠的燃料桶22；设置在燃料桶22与燃料电池堆10之间的燃料供应管21上能把燃料抽送并供应到燃料电池堆10的燃料极11上的燃料泵23。
空气供应部30包括：把空气引导到燃料电池堆10的空气极12的空气供应管31；设置在空气供应管31中间能抽送空气的空气泵32；设置在空气泵32的出口侧为了适当润湿空气的加湿器33。
加湿器33包括：连接在空气供应管31的中间，把需要供应给空气极12的空气进行加湿的湿润部33a；设置在湿润部33a的一侧并加热空气的燃烧器部33b。
燃烧器部33b是由通过氢气供应管42连接氢气再利用装置40并燃烧氢气的氢气燃烧装置。
氢气再利用装置40包括：燃料电池堆10出口侧的燃料供应管21上设置的气液分离器41；连接气液分离器41的上部与燃烧器部33b的氢气供应管42。
气液分离器41设置在燃料电池堆10的燃料极11的出口侧，气液分离器41的侧壁与燃料极11的出口连接，底部用燃料供应管21连接在燃料桶22上，上面用氢气供应管42连接在加湿器33的燃烧器部33b上。
在氢气供应管42的中间设置了限制氢气供应的氢气供应阀门43。
本发明图中与已有技术相同的部分采用相同的序号。
如上所述，本发明燃料电池的燃料再利用装置工作过程如下：
在向燃料极11供应含氢的氢化硼钠(NaBH4)的同时向空气极12供给含氧的空气，与电解质膜反应形成离子。离子在发生电化学反应形成水的过程中，在燃料极11产生的电子向空气极12移动，形成电流。
更详细观察，在燃料极11的燃料中产生如下电化学氧化反应：
，并从电解质膜中通过氧化/还原反应中生成的离子，
在空气极12中，产生空气(氧气)的电化学还原反应
。
持续这种反应，在燃料极11产生如同的副反应的过程中，燃料(NaBH4水溶液)产生氢气体(4H2)与硼酸钠(NaBO2)一起从燃料极11排出。此时，燃料极11的出口侧中排出的硼酸钠和氢气体经过气液分离器41分离成液体和气体，其中液体的水和硼酸钠通过燃料供应管21回收到燃料桶22，同时，气体的氢通过氢气供应管42引导到加湿器33的燃烧器部33b中，在其燃烧器部33b中燃烧时加热湿润部33a近而加湿空气。
因此，不需要再向燃烧器部供应另外的燃烧气体，而是利用从燃料电池堆的副反应中产生的氢气启动加湿器的燃烧器部，所以，可以解决提供另外燃烧气体而造成的成本费用上升等缺陷。
另外，本发明的燃料电池的燃料再利用装置的另外实施例如下：
本发明实施例是如图3所示，在燃烧器部33一侧除设有湿润部33b外，还增加水箱(或者，与空气供应部连接的空气箱，但是，本实施例是水箱)33c，把这水箱33c与家庭用取暖系统连接后，当在燃料电池堆10的副反应中产生的氢气被引导到加热式加湿器33的燃烧器部33b中作为再使用燃烧气体燃烧时，把水箱33c内的水(或者空气)加热，可以用为家庭所需要的温水或取暖。
另外，也可以把此水箱33c的入口连接到燃料桶22上。这是把反应中产生的水引导到水箱33c内加热后可以用于取暖或者温水。