一种高温甲醇内重整燃料电池制造技术

被发明专利技术涉及一种高温甲醇内重整燃料电池，包括自下而上依次层叠的下端板、阳极极板、MEA、阴极极板、上端板；于下端板和阳极极板之间设有重整反应基板；所述重整反应基板流道内壁面上设有2个以上的盲孔，盲孔内装填有甲醇水蒸汽重整催化剂；阳极极板流道的二端分别设有燃料进口及燃料出口，燃料出口与电池阳极燃料出口通道相连；重整反应产物出口与阳极极板的燃料进口相连。本发明专利技术将甲醇蒸汽重整反应器集成到燃料电池阳极板上，将甲醇重整吸热反应与氢气氧化放热反应集成到一起，一方面使得结构更加紧凑，提高了比功率；另一方面利用氢气氧化放热给甲醇蒸汽重整反应提供热量，提高了热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高温甲醇内重整燃料电池
本专利技术涉及到甲醇水蒸气重整制氢及高温燃料电池领域，特别涉及到一种高温甲醇内重整燃料电池。
技术介绍
高温PBI/H3PO4燃料电池因其具有水热管理简单、热电联供系统效率高、反应动力学快、耐CO能力强等优势而受到越来越多人的关注，其工作温度一般为160℃-200℃，可用重整气进料，能耐CO达3％。但是目前最低的甲醇蒸汽重整催化剂的工作温度在250-300℃，这大大限制了甲醇蒸汽重整器与燃料电池的集成，目前一般将甲醇蒸汽重整与燃料电池分开，即所谓的外重整，但是这加大了系统的复杂度及成本，另外也降低了系统的热效率。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术将甲醇蒸汽重整反应器集成到燃料电池阳极板上，将与氢气氧化放热反应集成到一起，为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高温甲醇内重整燃料电池，包括自下而上依次层叠的下端板、阳极极板、MEA、阴极极板、上端板；于下端板和阳极极板之间设有重整反应基板；所述重整反应基板为上表面带有蛇形流道的流场板，于流道内壁面上设有2个以上的盲孔，盲孔内装填有甲醇水蒸汽重整催化剂，于流道的二端分别设有甲醇水蒸汽进口及阳极产物出口，甲醇水蒸汽进口与电池阳极燃料进口通道相连；阳极极板为一侧表面带有流道的流场板，于流道的二端分别设有燃料进口及燃料出口，燃料出口与电池阳极燃料出口通道相连；阳极产物出口与阳极极板的燃料进口相连。所述重整反应基板上刻有流道，流道上钻有的盲孔用来装填重整催化剂，甲醇水蒸气沿着蛇形流道流动，并与催化剂接触反应。于重整反应基板上表面四周边缘设有用来放置环状密封垫的环状密封槽，用于阳极极板与重整反应基板间的密封，流道处于环状密封垫所围绕的区域内。盲孔内装填的重整反应催化剂突出于盲孔的开口端，即重整反应催化剂的一部分处于流道内液体流过的区域内。所述下端板下表面或上端板上表面分别贴有用于加热的电加热片。重整反应基板上蛇形流道与脊的宽度比一般为5:1-10:1,流道深度为0.5-1mm，流道长度为300-600mm.重整反应基板上装填催化剂圆柱型盲孔，盲孔直径为0.5-2.5mm,孔高为0.5-1mm,孔间距为0.5-3mm,孔沿流道分布形式有均匀分布、前密后疏或前疏后密的形式分布。下端板、重整反应基板、阳极极板、阴极极极板、上端板材料为石墨、不锈钢、铝或钛合金耐高温材料。于下端板、重整反应基板、阳极极板、MEA、阴极极板、上端板的四周边缘处分别设有相对应的3个以上的均匀分布的通孔，通孔内穿套有固定螺杆。所述燃料电池工作温度一般在160℃-220℃；所述燃料电池的膜电极中的高温电解质膜为H3PO4掺杂的PBI膜。与现有技术相比，本专利技术一方面使得甲醇重整燃料电池的结构更加紧凑，提高了比功率；另一方面利用氢气氧化放热给甲醇蒸汽重整反应提供热量，提高了热效率。附图说明图1燃料电池结构图；图2重整反应基板俯视图；图3重整反应基板局部侧视图；图中，(1)、下端板；(2)、重整反应基板；(3)阳极极板；(4)、MEA；(5)、阴极极板；(6)、上端板；(7)、甲醇水蒸汽进口；(8)、阳极产物出口；(9)、阴极进口；(10)阴极产物出口；(11)、盲孔；(12)、脊；(13)、流道；(14)、重整反应产物出口；(15)、环形密封槽。具体实施方式参见图，本专利技术为一种高温甲醇内重整燃料电池，包括自下而上依次层叠下端板1、重整反应基板2、阳极极板3、MEA4、阴极极极板5、上端板6。下端板1有贴在其上面用于加热的电加热片，以及分别用来定位、上螺丝的孔；重整反应基板2上刻有甲醇水蒸汽进口7及阳极产物出口8、蛇形流道13、脊12，流道13上钻有数以百计的盲孔11用来装填甲醇蒸汽重整催化剂，甲醇水蒸气沿着蛇形流道流动，并与催化剂接触反应，基板周边有用来放置密封垫的环形密封槽15，其高度略低于中间位置，基板上也有分别用来定位、上螺丝的孔。重整反应基板2上蛇形流道13与脊12的宽度比一般为8:1，流道13深度为0.5mm，流道13长度为400mm，重整反应基板2上装填催化剂圆柱型盲孔11直径一般为1mm，孔深为0.5mm，孔间距为1mm，孔沿流道分布形式有均匀分布形式，重整反应基板2上密封槽深度为0.2mm，其上放置密封垫，其材料为柔性石墨片，密封垫上有用来定位、上螺丝的孔及甲醇水蒸汽进口、重整反应产物出口，所用MEA为高温PBI-H3PO4体系膜电极，下端板1、重整反应基板2、阳极极板3、阴极极板5、上端板6材料为石墨材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温甲醇内重整燃料电池，包括自下而上依次层叠的下端板(1)、阳极极板(3)、MEA(4)、阴极极板(5)、上端板(6)；其特征在于：于下端板(1)和阳极极板(3)之间设有重整反应基板(2)；所述重整反应基板(2)为上表面带有蛇形流道的流场板，于流道(13)内壁面上设有2个以上的盲孔(11)，盲孔内装填有甲醇水蒸汽重整催化剂，于流道的二端分别设有甲醇水蒸汽进口(7)及阳极产物出口(8)，甲醇水蒸汽进口(7)与电池阳极燃料进口通道相连；阳极极板为一侧表面带有流道的流场板，于流道的二端分别设有燃料进口及燃料出口，燃料出口与电池阳极燃料出口通道相连；阳极产物出口(8)与阳极极板的燃料进口相连。

【技术特征摘要】
1.一种高温甲醇内重整燃料电池，包括自下而上依次层叠的下端板(1)、阳极极板(3)、MEA(4)、阴极极板(5)、上端板(6)；其特征在于：于下端板(1)和阳极极板(3)之间设有重整反应基板(2)；所述重整反应基板(2)为上表面带有蛇形流道的流场板，于流道(13)内壁面上设有2个以上的盲孔(11)，盲孔内装填有甲醇水蒸汽重整催化剂，于流道的二端分别设有甲醇水蒸汽进口(7)及阳极产物出口(8)，甲醇水蒸汽进口(7)与电池阳极燃料进口通道相连；阳极极板为一侧表面带有流道的流场板，于流道的二端分别设有燃料进口及燃料出口，燃料出口与电池阳极燃料出口通道相连；阳极产物出口(8)与阳极极板的燃料进口相连。2.按照权利要求1所述燃料电池，其特征在于：所述重整反应基板上刻有流道(13)，流道上钻有的盲孔(11)用来装填重整催化剂，甲醇水蒸气沿着蛇形流道流动，并与催化剂接触反应。3.按照权利要求1所述燃料电池，其特征在于：于重整反应基板上表面四周边缘设有用来放置环状密封垫的环状密封槽(15)，用于阳极极板与重整反应基板间的密封，流道处于环状密封垫所围绕的区域内。4.按照权利要求1或2所述燃料电池，其特征在于：盲孔(11)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙公权，姬峰，杨林林，孙海，麻胜南，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21