The invention discloses a material separation heat balance direct methanol fuel cell and its working method, which separately sets methanol conveying pipeline and carbon dioxide flow path, and the anode product carbon dioxide is directly discharged through the carbon dioxide flow path after it is produced, thus reducing the mixing of carbon dioxide and methanol vapor, improving the utilization rate of methanol vapor, and facilitating the collection and utilization of carbon dioxide. After the vapor is generated, it directly enters the membrane electrode to participate in the reaction, which reduces the extra power consumption. The waste heat generated during the operation of the battery is used to heat the methanol evaporation zone through the methanol evaporation heat exchange pipeline. The carbon dioxide produced by the anode of the battery provides power for the pneumatic diaphragm pump and realizes the methanol supply and evaporation process without additional power consumption. Efficiency and stability.
【技术实现步骤摘要】
物料分离热量平衡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
，具体涉及物料分离热量平衡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料供给方式多为蒸发膜蒸发形式和外接...
【技术保护点】
1.物料分离热量平衡直接甲醇燃料电池，其特征在于：包括设置在甲醇燃料电池本体上的阴极集流板(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)、阳极集流板(7)和甲醇蒸发区(8)；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)与阴极集流板(1)和阴极催化层(3)相连，阳极扩散层(6)与阳极集流板(7)和阳极催化层(5)相连，阳极集流板(7)与甲醇蒸发区(8)和阳极扩散层(6)相连；所述甲醇蒸发区(8)内分别设置有多条甲醇蒸发管路和多条二氧化碳流路(13)，所述甲醇蒸发管路出口与阳极集流板(7)板中所对应的过孔相...
【技术特征摘要】
1.物料分离热量平衡直接甲醇燃料电池，其特征在于：包括设置在甲醇燃料电池本体上的阴极集流板(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)、阳极集流板(7)和甲醇蒸发区(8)；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)与阴极集流板(1)和阴极催化层(3)相连，阳极扩散层(6)与阳极集流板(7)和阳极催化层(5)相连，阳极集流板(7)与甲醇蒸发区(8)和阳极扩散层(6)相连；所述甲醇蒸发区(8)内分别设置有多条甲醇蒸发管路和多条二氧化碳流路(13)，所述甲醇蒸发管路出口与阳极集流板(7)板中所对应的过孔相连；多条二氧化碳流路(13)进出口分别为二氧化碳流入孔(12)和二氧化碳排出孔(14)，二氧化碳流入孔(12)与阳极集流板(7)板中所对应的过孔相连；多条二氧化碳流路(13)连通后在甲醇蒸发区(8)顶部开设有二氧化碳流出孔(14)；在甲醇蒸发区(8)进口侧还设置有气动隔膜泵(15)，气动隔膜泵(15)进口与甲醇储存罐(16)相连；所述甲醇蒸发区(8)内部材料为导热材料，甲醇蒸发区(8)壁面与甲醇燃料电池本体壁面通过外接甲醇蒸发换热管路(17)相连；甲醇蒸发区(8)顶部的二氧化碳排出孔14外接有二氧化碳分流阀(18)，二氧化碳分流阀18另外两端口分别与气动隔膜泵(15)和空气相连；所述阳极集流板(7)中开设有不同直径的过孔，不同直径的过孔分别与甲醇蒸发区(8)内甲醇蒸发管路出口及二氧化碳流入孔(12)对应连通；阳极扩散层(6)是具有多孔结构导电材料；阳极催化层(5)包括具有催化氧化性能的催化剂；隔膜(4)是具有质子导通能力的质子交换膜；阴极催化层(3)包括具有催化还原性能的催化剂；阴极扩散层(2)是具有多孔结构的导电材料；所述阴极集流板(1)内侧加工有用于向阴极扩散层(2)输送氧气的流道。2.根据权利要求1所述的物料分离热量平衡直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述甲醇蒸发管路由依次连接的甲醇压缩段(9)、甲醇蒸发段(10)和甲醇混合段(11)组成。3.根据权利要求2所述的物料分离热量平衡直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述甲醇压缩段(9)为渐缩结构，甲醇蒸发段(10)与甲醇压缩段(9)和甲醇混合段(11)位置对应，甲醇混合段(11)为渐扩结构。4.根据权利要求3所述的物料分离热量平衡直接甲醇燃料电池，其特征在于：各甲醇蒸发管路在横向和纵向呈阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：李印实，王睿，何雅玲，孙宪达，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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