一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统，包括金属空气电池、质子交换膜燃料电池、NaBH

【技术实现步骤摘要】
一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell，英文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置，其单体电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，阳极和阴极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质；放电工作时相当于一个直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极，具体的：质子交换膜燃料电池的阳极（电源负极）反应为：2H2-4e→4H+；质子交换膜燃料电池的阴极（电源正极）反应为：O2+4e+4H+→2H20；由于质子交换膜只能传导质子，因此氢质子可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子只能通过外电路才能到达阴极，当电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。近几年,质子交换膜燃料电池使用日益广泛，但是一直缺乏方便、可直接利用的供氢方法和安全、高效、经济、轻便的储氢技术；在专利《一种基于空气电池的一体化发电系统》（CN208819993U）中，将金属空气电池产生的氢气供给质子交换膜燃料电池使用解决了上述供氢和储氢问题，以铝空气电池为例：铝空气燃料电池放电反应方程式为：2Al+6H20→2Al(OH)3+3H2；因此，可将铝空气电池反应产生的氢气供给质子交换膜燃料电池使用，但是存在着产氢量少、产氢量不可控问题；由于在催化剂存在下,硼氢化钠（NaBH4）在碱性水溶液中可发生水解反应产生氢气和水溶性亚硼酸钠（NaBO2），反应方程式如下所示：NaBH4+2H2O→4H2+NaBO2；因此，可利用NaBH4的水解反应作为氢气的来源，但是NaBH4的水解反应受温度影响十分显著，具体的，在低温条件下，NaBH4需要催化剂参与才可发生水解反应，而高温条件下不需催化剂即可发生水解反应释放出氢气；因此，为了简化质子交换膜燃料电池的供氢结构，即去除催化剂箱的结构，需要为NaBH4提供高温水解环境，但是现有技术中并没有这种结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统，以解决。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统，包括金属空气电池和质子交换膜燃料电池，所述的金属空气电池由电堆箱、电解液箱和循环泵组成，所述的循环泵用于通过管道使电解液箱内的电解液在电堆箱和电解液箱之间循环；还包括NaBH4供氢单元和金属空气电池供氢单元；所述的NaBH4供氢单元包括第一相变储能体和第一水气分离器，第一相变储能体由外壳、冷却管、相变材料层和保温层组成；所述的相变材料层和保温层由内至外依次设置在外壳内，冷却管穿过质子交换膜燃料电池且进入外壳后盘绕在相变材料层外形成闭合回路，冷却管内设置有冷却介质，相变材料层围合成的腔体内放置有NaBH4，外壳端部开设有进水口和出气口，第一相变储能体的进水口与质子交换膜燃料电池的出水口连通，第一相变储能体的出气口与第一水气分离器的进气口连通，第一水气分离器的出气口与质子交换膜燃料电池的进气口连通，第一水气分离器的出水口与第一相变储能体的进水口连通；所述的金属空气电池供氢单元包括除碱箱和第二水气分离器，所述的电堆箱上的出气口通过除碱箱与第二水气分离器的进气口连通，第二水气分离器的出气口与质子交换膜燃料电池的进气口连通，第二水气分离器的出水口与第一相变储能体的进水口连通。所述的第一相变储能体的外壳为圆柱状，圆柱状外壳内以外壳中心轴线为中心由内至外依次设置有相变材料层和保温层。所述的第一相变储能体的外壳内与进水口对应的位置设置有均液盘，均液盘上均匀开设有多个小孔。所述的相变材料层为石蜡，所述的冷却介质为水。所述的第一水气分离器和第二水气分离器均采用冷凝型水气分离器，冷凝型水气分离器包括进气管、出气管、冷凝腔体、出水管和导流板，进气管、冷凝腔体和出气管依次连通，冷凝腔体的横截面积大于进气管的横截面积，进气管的进气口作为冷凝型水气分离器的进气口，出气管的出气口作为冷凝型水气分离器的出气口，出水管与冷凝腔体的下部连通且向下倾斜，出水管的出水口作为冷凝型水气分离器的出水口，导流板设置在进气管内进气管和冷凝腔体的连接位置处，导流板的出水端向出水管倾斜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术，通过金属空气电池放电反应释放的氢气和NaBH4的水解反应释放的氢气为质子交换膜燃料电池提供放电反应所需的氢气，保证供氢量充足；进一步的，由于放置NaBH4的容器为第一相变储能体，能够为NaBH4的水解反应提供高温，因此不需额外的放置催化剂的结构，显著的简化了质子交换膜燃料电池的供氢结构。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术所述的第一相变储能体的结构示意图；图3为所述的冷凝型水气分离器的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、图2和图3所示：本专利技术所述的一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统，包括金属空气电池1和质子交换膜燃料电池2，所述的金属空气电池1由电堆箱11、电解液箱12和循环泵13组成，所述的循环泵13用于通过管道使电解液箱12内的电解液在电堆箱11和电解液箱12之间循环；还包括NaBH4供氢单元3和金属空气电池供氢单元4；所述的NaBH4供氢单元3包括第一相变储能体31和第一水气分离器32，第一相变储能体31由外壳311、冷却管312、相变材料层313和保温层314组成；所述的相变材料层313和保温层314由内至外依次设置在外壳311内，冷却管312穿过质子交换膜燃料电池2且进入外壳311后盘绕在相变材料层313外形成闭合回路，冷却管312内设置有冷却介质，相变材料层313围合成的腔体315内放置有NaBH4，外壳311端部开设有进水口和出气口，第一相变储能体31的进水口与质子交换膜燃料电池2的出水口连通，第一相变储能体31的出气口与第一水气分离器32的进气口连通，第一水气分离器32的出气口与质子交换膜燃料电池2的进气口连通，第一水气分离器32的出水口与第一相变储能体31的进水口连通；所述的金属空气电池供氢单元4包括除碱箱41和第二水气分离器42，所述的电堆箱11上的出气口通过除碱箱41与第二水气分离器42的进气口连通，第二水气分离器42的出气口与质子交换膜燃料电池2的进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统，包括金属空气电池和质子交换膜燃料电池，所述的金属空气电池由电堆箱、电解液箱和循环泵组成，所述的循环泵用于通过管道使电解液箱内的电解液在电堆箱和电解液箱之间循环；其特征在于：还包括NaBH

【技术特征摘要】
1.一种无催化剂自产氢复合燃料电池系统，包括金属空气电池和质子交换膜燃料电池，所述的金属空气电池由电堆箱、电解液箱和循环泵组成，所述的循环泵用于通过管道使电解液箱内的电解液在电堆箱和电解液箱之间循环；其特征在于：还包括NaBH4供氢单元和金属空气电池供氢单元；
所述的NaBH4供氢单元包括第一相变储能体和第一水气分离器，第一相变储能体由外壳、冷却管、相变材料层和保温层组成；所述的相变材料层和保温层由内至外依次设置在外壳内，冷却管穿过质子交换膜燃料电池且进入外壳后盘绕在相变材料层外形成闭合回路，冷却管内设置有冷却介质，相变材料层围合成的腔体内放置有NaBH4，外壳端部开设有进水口和出气口，第一相变储能体的进水口与质子交换膜燃料电池的出水口连通，第一相变储能体的出气口与第一水气分离器的进气口连通，第一水气分离器的出气口与质子交换膜燃料电池的进气口连通，第一水气分离器的出水口与第一相变储能体的进水口连通；
所述的金属空气电池供氢单元包括除碱箱和第二水气分离器，所述的电堆箱上的出气口通过除碱箱与第二水气分离器的进气口连通，第二水气分离器的出气口与质子交换膜燃料电池的进气口连通，第二水气分离器的出水口与第一相变储能体的进水口连通。
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【专利技术属性】
技术研发人员：雷红红，王瑞智，肖建军，雷新望，李小丽，刘保银，胡锦满，
申请(专利权)人：郑州佛光发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41