一种燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法技术

一种燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法，包括电池本体，在电池本体阳极侧还设置有甲醇缓冲区、多孔板、甲醇蒸发区，并通过二氧化碳分流阀使二氧化碳进入二氧化碳缓冲区，通过二氧化碳升压换热管路使二氧化碳升温升压推动甲醇储存罐内活塞移动向甲醇蒸发区稳定输送液相甲醇，通过电池换热管路将电池废热用于甲醇蒸发区加热。本发明专利技术无需额外功耗实现甲醇供给与蒸发过程；渐缩渐扩结构应用于甲醇蒸发区，使甲醇蒸发过程更加节能高效；通过对甲醇工作区与蒸发区换热量、甲醇工作区与二氧化碳缓冲区换热量以及二氧化碳缓冲罐内二氧化碳供给量的精确控制获得恒定流量的甲醇蒸气参与电池反应，进而提升甲醇燃料电池的工作效率和稳定性。

A Fuel Supply Self-Driven Direct Methanol Fuel Cell and Its Working Method

A fuel supply self-driving direct methanol fuel cell and its working method include battery body, methanol buffer zone, porous plate and methanol evaporation zone are also arranged on the anode side of battery body, and carbon dioxide is entered into carbon dioxide buffer zone through carbon dioxide diversion valve. Carbon dioxide is heated and pressurized by carbon dioxide boosting heat exchange pipeline to promote piston displacement in methanol storage tank. The liquid methanol is transported steadily to the evaporation zone of methanol, and the waste heat of the battery is used to heat the evaporation zone of methanol through the heat exchange pipeline of the battery. The invention realizes the methanol supply and evaporation process without additional power consumption; the gradual shrinkage and gradual expansion structure is applied to the methanol evaporation zone to make the methanol evaporation process more energy-saving and efficient; constant flow methanol vapor parameters are obtained by precisely controlling the heat transfer between the methanol work zone and the evaporation zone, the heat transfer between the methanol work zone and the carbon dioxide buffer zone, and the carbon dioxide supply in the carbon dioxide buffer tank. It reacts with the battery to improve the efficiency and stability of methanol fuel cell.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法
本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法。
技术介绍
直接甲醇燃料电池具有结构简单、常温工作、系统体积比能量高、燃料方便储运等优势，在通信、交通和国防等领域有着广泛的应用前景。目前直接甲醇燃料电池的研究大多集中在以液态甲醇作为燃料的领域，但由于甲醇燃料电池燃料供给大多需要和水混合，这使得其燃料的能量密度降低，同时在运行过程中存在着严重的甲醇穿透问题，在造成大量原料浪费的同时，降低了能量利用率，严重减弱了电池的性能，这为甲醇燃料电池性能的提升带了了很大的困难。研究表明，甲醇通过蒸气形式参与燃料电池反应能够很好的降低甲醇穿透并进一步提升甲醇的利用效率，但是以甲醇蒸气作为燃料的电池其燃料供给方式多为蒸发膜蒸发形式和外接加热设备加热蒸发形式，其中蒸发膜蒸发形式使得在使用过程中甲醇流量不能够得到精确的控制，进一步影响了燃料电池的稳定运行，而外接加热设备加热蒸发形式增加电池运行的额外功耗，进一步降低了电池效率；同时，液相甲醇供给时采用燃料供给泵也会带来额外功耗进一步降低电池效率。因此，针对上述甲醇燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，包括甲醇燃料电池本体以及设置在甲醇燃料电池本体内的阴极流场(1)、阴极扩散层(2)、阴极催化层(3)、隔膜(4)、阳极催化层(5)、阳极扩散层(6)和阳极流场(7)；其中隔膜(4)与阴极催化层(3)、阳极催化层(5)相连，阴极扩散层(2)与阴极流场(1)和阴极催化层(3)相连，阳极扩散层(6)与阳极催化层(5)和阳极流场(7)相连；在甲醇燃料电池本体的阳极侧安装有甲醇蒸发区(10)，所述甲醇蒸发区(10)内出口侧安装有带有若干渐缩渐扩结构甲醇流道的导热板18，在甲醇蒸发区(10)出口侧设置有多孔板(9)，多孔板(9)另一侧与开设有二氧化碳排出...

【技术特征摘要】
1.一种燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，包括甲醇燃料电池本体以及设置在甲醇燃料电池本体内的阴极流场(1)、阴极扩散层(2)、阴极催化层(3)、隔膜(4)、阳极催化层(5)、阳极扩散层(6)和阳极流场(7)；其中隔膜(4)与阴极催化层(3)、阳极催化层(5)相连，阴极扩散层(2)与阴极流场(1)和阴极催化层(3)相连，阳极扩散层(6)与阳极催化层(5)和阳极流场(7)相连；在甲醇燃料电池本体的阳极侧安装有甲醇蒸发区(10)，所述甲醇蒸发区(10)内出口侧安装有带有若干渐缩渐扩结构甲醇流道的导热板18，在甲醇蒸发区(10)出口侧设置有多孔板(9)，多孔板(9)另一侧与开设有二氧化碳排出孔的甲醇缓冲区(8)相连，甲醇缓冲区(8)另一侧与阳极流场(7)相连；甲醇蒸发区(10)进口侧通过甲醇控制阀(11)与甲醇储存罐(12)相连，甲醇储存罐(12)通过二氧化碳控制阀(15)与导热材料制成的二氧化碳缓冲区(16)相连；甲醇蒸发区(10)、二氧化碳缓冲区(16)壁面与甲醇燃料电池本体壁面通过环绕的外接电池换热管路(13)相连对导热板18加热，在二氧化碳缓冲区(16)的外壁上还缠绕有与电池换热管路(13)相连对二氧化碳缓冲区(16)加热的二氧化碳升压换热管路(17)；甲醇缓冲区(8)的二氧化碳排出孔外接有二氧化碳分流阀(14)，二氧化碳分流阀(14)的另外两个接口分别与二氧化碳缓冲区(16)和空气相连。2.根据权利要求1所述的燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述阴极流场(1)、阳极流场7为导电的金属材料或碳材料，其中阴极流场(1)、阳极流场7内侧加工有蛇形流道、平行流道、非连续型流道或交指型流道。3.根据权利要求1所述的燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述阴极扩散层(2)、阳极扩散层6为具有多孔结构的导电金属材料或碳材料。4.根据权利要求1所述的燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述阴极催化层(3)为具有催化还原性能的催化剂，所述阳极催化层(5)为具有催化氧化性能的催化剂。5.根据权利要求1所述的燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述隔膜(4)为具有质子导通能力的质子交换膜。6.根据权利要求1所述的燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述多孔板(9)为金属材料、碳材料或有机材料的多孔结构板。7.根据权利要求1所述的燃料供给自驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述甲醇控制阀(11)、二氧化碳控制阀(15)为一进一出的单向阀，二氧化碳分流阀(14)为一进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李印实，王睿，何雅玲，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61