以硼化合物为燃料的燃料电池的加湿装置 【技术领域】
本发明属于一种由外部供给的燃料和空气的电化学反应来发电的燃料电池，具体涉及一种无电力消耗的以硼化合物为燃料的燃料电池的加湿装置。
背景技术
目前已公开的燃料电池是把燃料内的能量直接转换成电能的装置，这些燃料电池通常把正极和负极设置在高分子电解质的两侧，正极(氧化电极或者燃料极)上进行燃料中的氢的电化学氧化反应，负极(还原电极或者空气极)上进行氧化剂中的电化学还原反应，形成电子发电。供给到这些燃料电池中的氢气是液化天然气、液化石油气、甲醇(CH3OH)、汽油等碳化氢系列(CH系列)，燃料在重整器中经过脱磺工作、重整反应和氢气提纯，只提纯出氢(H2)以气态的形式使用。或者燃料电池中地氢气是把固态氢化硼负离子(BH4-)以液态的形式供给并直接使用做燃料的硼燃料电池(BFC)方式。
上述硼燃料电池(BFC)方式的燃料电池的优点是：燃料电池不使用重整器，采用直接向电池堆的正极上供给液态的氢化硼负离子(BH4-)的方式进行重整反应，因此不需要重整器，所以能简化全部系统。但是使用氢化硼负离子(BH4-)燃料的现有硼燃料电池(BFC)方式的燃料电池存在以下缺点：电池堆的负极里供给空气时，需要利用微波加热的加湿器以蒸气状态供给。所以这样设置的加湿器必须使用电力，并且构造复杂，而且长时间使用时不易清扫。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构简单又不消耗电力的硼化合物为燃料的燃料电池加湿装置。
本发明的技术方案如下：为了达到上述目的，提供如下特点的以硼化合物为燃料的燃料电池的电池堆，把储存在燃料罐里的硼化合物供给到电池堆的正极里，把空气供给到电池堆的负极里，从供给的硼化合物和空气的化学反应中得到电力的燃料电池。具体是燃料罐中的燃料由燃料泵通过供料管道注入到电池堆中的正极里，进行氢气的电化学氧化。空气则由气泵通过供气管道，经过加湿器加湿，再注入到电池堆中的负极里，进行氧气的电化学还原。上述的加湿器由水罐、加湿室、水吸收体组成，加湿室两侧设置有空气入口和出口，水吸收体一端浸入水中，另一端位于加湿室中。
【附图说明】
图1是具有本发明的加湿装置的硼化合物为燃料的燃料电池的结构示意图。
图2是本发明的电池堆中单个电池的剖面图。
图3是加湿器的示意图。
其中：
10电池堆 11电解质膜
12正极 13负极
14膜—电极总成 15双极板
15a流路槽 16集电极
17集电极 20燃料罐
30供料管 40燃料回收管
50燃料泵 60供气管
70排气管 80气泵
90输电接头 100加湿器
101水罐 102加湿室
102a空气入口 102b空气出口
103水吸收体
具体实施例
以下，参照附图中的实施例详细说明具备本发明的加湿装置的硼化合物为燃料的燃料电池。如图1、2、3所示，燃料电池在产生电力的电池堆10的一侧设置储存液态BH4-的燃料罐20，燃料罐20和电池堆10的正极上连接燃料供给管30和燃料回收管40，供料管30上设置抽取燃料的燃料泵50。电池堆10的负极上连接空气供给管60和空气排出管70，和输电接头90，供气管60上设置抽取空气的气泵80。气泵80和电池堆10之间设置加湿由气泵80供给到供气管60里的空气的加湿器100。
电池堆10是用产生电化学反应的单个电池形成或者层叠多个单个电池用螺丝组装形成。单个电池由膜-电极总成14、双极板15、集电极16、17等构成。膜-电极总成14是扩散气体的正极12和负极13结合在电解质膜11的两侧形成。双极板15紧贴在膜-电极总成14的两侧，并且在正极12和负极13上形成燃料气体及含氧气体的流路。集电极16、17设置在双极板15的两侧形成正极12和负极13的集电极。电解质膜11是由高分子材料制成的离子交换膜(该膜已商品化)，并且电解质膜11在传送氢离子的同时防止氧和氢接触。正极12和负极13是支撑铂(Pt)催化剂层的支撑体，多孔性碳化纸或碳化布结合在电解质膜11两侧。双极板15是致密的碳板，其内侧面上有一定深度的多个流路槽15a，所以BH4-、BH2-、2HO2混合液和空气各自沿着紧贴在正极12和负极13上形成的流路流动。集电板16、17应该是导电性能好、耐蚀性好、并且不会弱化氢气，具体是使用钛、不锈钢、铜等能满足上述要求的任何一种。
加湿器100是由装水的水罐101、加湿室102、空气入口102a、空气出口102b、水吸收体103等组成。加湿室102位于水罐101上方并与其连接，加湿室102一侧接有空气入口102a，另一侧接有空气出口102b。水吸收体103一端浸入在水罐101的水中，另一端位于加湿室102中间，它是利用毛细管原理吸水的多孔性材料制成，一种类似海绵体的材料。
具有本发明的加湿装置的燃料电池的工作过程和效果如下：开启燃料电池的开关，控制部(未图示)根据预先设定的控制程序启动燃料泵50，通过供料管30向电池堆10的正极12里供给燃料罐20里的液态的BH4-。与此同时控制部启动气泵80，通过供气管60向电池堆10的负极13里供给空气。供给到电池堆10里的液态的BH4-沿着流路槽15a里的流路流动，并且在膜-电极总成14的正极12上全面扩散，进行氢气的电化学氧化；而空气则沿着含氧气体的流路槽15a流动，并且在膜-电极总成14的负极13上全面扩散，进行氧气的电化还原，从而产生电子发电。这时产生的电在集电板16、17上集聚使用成能源。反应式如下：
正极：： E0＝1.24V
负极： E0＝0.4V
总式： E0＝1.64V
加湿器100里通过空气流入口102进入到加湿室102内部的干燥空气经过吸上水的水吸收体103变成湿空气，湿空气通过空气流出口102b排出并供给到电池堆10的负极13上。所以加湿器的结构简单且不需要电力，不仅制造成本下降而且减少电力消耗。