一种弹性势能驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法技术

一种弹性势能驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法，包括甲醇燃料电池本体以及设置在其阳极侧的甲醇缓冲区、多孔板、甲醇蒸发区，并通过二氧化碳控制阀降低阳极侧气压使甲醇储存罐内压缩弹簧推动活塞移动进而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。本发明专利技术通过电池换热管路将电池运行过程中产生的废热用于甲醇蒸发区加热，电池阳极产物排出与甲醇储存罐内弹簧配合为甲醇储存罐内活塞移动提供动力，无需额外功耗实现甲醇供给与蒸发过程；将渐缩渐扩结构应用于甲醇蒸发区，是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以及对阴极产物水供给量的精确控制，获得恒定流量的甲醇蒸气参与电池反应。

An Elastic Potential Energy Driven Direct Methanol Fuel Cell and Its Working Method

A direct methanol fuel cell driven by elastic potential energy and its working method include methanol fuel cell body and methanol buffer zone, porous plate and methanol evaporation zone on its anode side. The compressed spring in methanol storage tank drives the piston to move and stably conveys liquid methanol to the methanol evaporation zone by reducing the pressure on the anode side through a carbon dioxide control valve. The liquid methanol is heat exchanged through the battery. The waste heat of the battery is used to heat the methanol evaporation zone in the pipeline. The waste heat generated during the operation of the battery is used to heat the methanol evaporation zone through the heat exchange pipeline of the battery, and the discharge of the anode product of the battery and the spring in the methanol storage tank cooperate to provide power for the piston movement in the methanol storage tank, thus realizing the methanol supply and evaporation process without additional power consumption; the gradual shrinkage and gradual expansion structure is applied to the methanol evaporation zone, which is more energy-saving and efficient for the methanol evaporation process By accurately controlling the heat transfer between methanol working area and evaporation area and the water supply of cathode products, a constant flow of methanol vapor was obtained to participate in the battery reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种弹性势能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领域，具体涉及一种弹性势能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(directmathanolfuelcell,DMFC)凭借其结构简单、常温工作、系统体积比能量高、燃料方便储运等优势，被认为最有希望应用于电子产品的移动电源之一，在通信、交通和国防等领域有着广泛的应用前景，因此成为国内外众多学者研究的热点。直接甲醇燃料电池的电极和电池反应如下：阳极反应为CH3OH+H20→6H++6e-+CO2阴极反应为3/2O2+6H++6e-→3H2O电池总反应为CH3OH+3/2O2→2H2O+CO2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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性势能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)和阳极催化层(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还安装有甲醇蒸发区(10)，所述甲醇蒸发区(10)内出口侧安装有带若干渐缩渐扩结构甲醇流道的导热板15，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...

【技术特征摘要】
1.一种弹性势能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)和阳极催化层(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还安装有甲醇蒸发区(10)，所述甲醇蒸发区(10)内出口侧安装有带若干渐缩渐扩结构甲醇流道的导热板15，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；在甲醇蒸发区(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)中设有压缩弹簧及可移动活塞，活塞及罐体均采用耐甲醇的聚乙烯或聚甲醛制成，在甲醇蒸发区(10)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15加热；甲醇缓冲区(8)二氧化碳排出孔外接有二氧化碳控制阀(14)。2.根据权利要求1所述的弹性势能驱动直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述阴极流场(1)为导电的金属材料或碳材料，阴极流场(1)内侧加工有流道，其中流道在主动式甲醇燃料电池时为蛇形流道、平行流道、非连续型流道或交指型流道，在被动式甲醇燃料电池时为点状流道蛇形流道、平行流道、非连续型流道或交指型流道。3.根据权利要求1所述的弹性势能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所述的弹性势能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)包括具有催化氧化性能的催化剂。5.根据权利要求1所述的弹性势能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所述的弹性势...

【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