本发明专利技术涉及一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,包括:将AAEMFC的阳极生成的水通过AAEMFC的AEM流通至设置在AAEMFC的阴极的第一增湿装置中;使外部的阴极用气体通过第一增湿装置进入阴极,以使阴极用气体将第一增湿装置中的水带入阴极。本发明专利技术能够实现AAEMFC的水循环,使AAEMFC无需进行额外水供应,降低了AAEMFC的使用成本,使所述阴极用气体与水充分接触,加快了所述阴极的电化学反应。
Water cycle method and device for basic anion exchange membrane fuel cell
【技术实现步骤摘要】
应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法及装置
本专利技术涉及碱性阴离子交换膜燃料电池
,具体涉及一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法及装置。
技术介绍
燃料电池的运行过程中产物仅有水,无污染,具有很好的应用前景。目前应用比较广泛的燃料电池为质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、磷酸燃料电池和固体氧化物燃料电池,其中,质子交换膜燃料电池存在有在酸性条件下氧还原反应速率慢以及容易腐蚀金属双极板的缺点;而碱性燃料电池虽然克服了质子交换膜燃料电池的缺点,但是碱性燃料电池存在有电解液流失、空气中的CO2很容易与碱液反应生成碳酸盐和/或碳酸氢盐,增加碱性燃料电池内阻,并且在电极中产生沉积物,堵塞孔道,破坏电极结构,致使电池性能逐渐衰减的缺点。碱性阴离子交换膜燃料电池(AlkalineAnionExchangeMembraneFuelCell,AAEMFC)是采用致密的碱性阴离子交换膜做固体电解质的一种新型燃料电池,具有质子交换膜燃料电池的全固态结构,同时又具备碱性燃料电池的碱性特质,且作为一种新型的燃料电池,AAEMFC有与质子交换膜燃料电池存在截然不同之处,在质子交换膜燃料电池中,水只是电化学反应生成物;在AAEMFC中,水既是AAEMFC阳极的电化学反应的生成物,又是AAEMFC阴极的电化学反应的反应物。因此,有必要专利技术一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法及装置,使其可以将所述阳极生成的水传输至所述阴极,从而使所述AAEMFC实现内部水循环,发挥出AAEMFC最大优势,降低AAEMFC使用成本。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供了一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法及装置。本专利技术采用如下技术方案:参看本专利技术的第一方面,本专利技术提供了一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,包括:将AAEMFC的阳极生成的水通过所述AAEMFC的阴离子交换膜(AnionExchangeMembrane,AEM)流通至设置在所述AAEMFC的阴极的第一增湿装置中;使外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极,以使所述阴极用气体将所述第一增湿装置中的水带入所述阴极,以满足所述阴极用水。参看本专利技术的第二方面,本专利技术提供了一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环装置,用于实现本专利技术的第一方面叙述的应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,该装置包括:设置在AAEMFC的电堆中的AEM和设置在所述AAEMFC的阴极的第一增湿装置;所述AEM用于将所述AAEMFC的阳极生成的水输送至所述第一增湿装置;所述第一增湿装置用于为所述阴极提供水。本专利技术采用以上技术方案,将所述阳极生成的水通过所述AEM流通至所述第一增湿装置中,然后使外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极,不仅使所述阴极用气体将所述第一增湿装置中的水带入所述阴极,满足所述阴极用水,使本专利技术能够实现AAEMFC的水循环,使AAEMFC无需进行额外水供应,降低了AAEMFC的使用成本,而且使所述阴极用气体与水充分接触,加快了所述阴极的电化学反应。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例提供的另一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法的流程示意图。图3是本专利技术实施例提供的一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环装置的结构示意图。图4是本专利技术实施例提供的一种外部水循环装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本专利技术所保护的范围。图1是本专利技术实施例提供的一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法的流程示意图。参考图1,该水循环方法包括如下步骤:S101、将AAEMFC的阳极生成的水通过所述AAEMFC的AEM流通至设置在所述AAEMFC的阴极的第一增湿装置中。详细的,所述AEM设置在所述AAEMFC的电堆中,是所述电堆的重要组成结构。在AAEMFC中,水既是所述阳极的电化学反应的生成物,又是所述阴极的电化学反应的反应物,且所述阳极生成的水可以通过所述AEM渗透至所述阴极,因此,在所述阴极设置第一增湿装置来收集从所述阳极渗透至所述阴极的水,以为所述阴极的电化学反应提供水。所述第一增湿装置的材质可以是易吸水材料,例如吸水棉片。S102、使外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极,以使所述阴极用气体将所述第一增湿装置中的水带入所述阴极,以满足所述阴极用水。具体的,所述阴极用气体可以是氧气或空气,所述第一增湿装置具有透气性,使得所述外部的阴极用气体能够通过。当所述外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极时,所述第一增湿装置中的水会附着在所述阴极用气体上,并跟随所述阴极用气体一通进入所述阴极,为所述阴极的电化学反应提供水,同时使水和所述阴极用气体充分接触。本专利技术采用以上技术方案,将所述阳极生成的水通过所述AEM流通至所述第一增湿装置中,然后使外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极,不仅使所述阴极用气体将所述第一增湿装置中的水带入所述阴极,满足所述阴极用水,使本专利技术能够实现AAEMFC的水循环,使AAEMFC无需进行额外水供应,降低了AAEMFC的使用成本,而且使所述阴极用气体与水充分接触,加快了所述阴极的电化学反应。图2是本专利技术又一实施例提供的另一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法的流程示意图。参考图2,该水循环方法包括如下步骤:S201、通过设置在所述AAEMFC的阳极的第二增湿装置收集被未完全反应的阳极用气体带出来的水。详细的,所述第二增湿装置的组成和结构与所述第一增湿装置相同,且所述第二增湿装置设置在所述AAEMFC的阳极,所述阳极用气体为氢气。从所述阳极出来的未完全反应的阳极用气体首先通过所述第二增湿装置,当所述未完全反应的阳极用气体从所述阳极内流通出去时,所述阳极中的水会附着在所述为完全反应的阳极用气体上,因而,当所述未完全反应的阳极用气体通过所述第二增湿装置时,所述第二增湿装置会吸收所述未完全反应的阳极用气体上附着的水,进而实现通过的第二增湿装置收集被未完全反应的阳极用气体带出来的水。S202、使外部的所述阳极用气体通过所述第二增湿装置进入所述阳极,以使所述阳极用气体将所述第二增湿装置中的水带入所述阳极。具体的,当外部的阳极用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,其特征在于,包括:/n将AAEMFC的阳极生成的水通过所述AAEMFC的AEM流通至设置在所述AAEMFC的阴极的第一增湿装置中;/n使外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极,以使所述阴极用气体将所述第一增湿装置中的水带入所述阴极,以满足所述阴极用水。/n
【技术特征摘要】
1.一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,其特征在于,包括:
将AAEMFC的阳极生成的水通过所述AAEMFC的AEM流通至设置在所述AAEMFC的阴极的第一增湿装置中;
使外部的阴极用气体通过所述第一增湿装置进入所述阴极,以使所述阴极用气体将所述第一增湿装置中的水带入所述阴极,以满足所述阴极用水。
2.根据权利要求1所述的应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,其特征在于,还包括:
通过设置在所述AAEMFC的阳极的第二增湿装置收集被未完全反应的阳极用气体带出来的水;
使外部的所述阳极用气体通过所述第二增湿装置进入所述阳极,以使所述阳极用气体将所述第二增湿装置中的水带入所述阳极,以使所述被未完全反应的阳极用气体带出来的水通过所述AEM流通至所述第一增湿装置中。
3.根据权利要求1所述的应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,其特征在于,还包括:
通过外部水循环装置将被未完全反应的阳极用气体带出来的水输送至所述第一增湿装置和/或所述阳极。
4.一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环装置,用于实现如权利要求1所述的应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环方法,其特征在于,包括:
设置在AAEMFC的电堆中的AEM和设置在所述AAEMFC的阴极的第一增湿装置;
所述AEM用于将所述AAEMFC的阳极生成的水输送至所述第一增湿装置;
所述第一增湿装置用于为所述阴极提供水。
5.根据权利要求4所述的一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环装置,其特征在于,还包括:设置在AAEMFC的阳极的第二增湿装置;
所述第二增湿装置用于收集被未完全反应的阳极用气体带出来的水,并通过外部的所述阳极用气体将所述第二增湿装置收集的水传输至所述阳极。
6.根据权利要求4所述的一种应用于碱性阴离子交换膜燃料电池的水循环装置,其特征在于,还包括:设置在AAEMFC外部的外部水循环装置;
所述外部水循环装置用于将被未完全反应的阳极用气体带出来的水输送至所述第一增湿装置。
【专利技术属性】
技术研发人员:王科锋,
申请(专利权)人:郑州正方科技有限公司,
类型:发明
国别省市:河南;41
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