一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱，包括箱体、进液主管、出液主管、缓冲腔、多个支管和分别设置在每个支管上的产氢机构；缓冲腔设置在出液主管上且与出液主管连通且顶部开设有出氢口，多个支管的两端均分别于进液主管和出液主管连通，产氢机构包括电控阀门机构和设置在支管上与支管连通的催化剂管；本实用新型专利技术通过多个支管和对应的产氢机构的设置，能够通过开启或关闭支管上的电控阀门的方式，有效的控制产氢量和产氢速率，解决了产氢量和产氢速率不可控的问题；进一步的，催化剂管上设置的片状催化剂安装框，保证催化剂能够充分与产氢原料接触，保证产氢速率。证产氢速率。证产氢速率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，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：
[0003]质子交换膜燃料电池的阳极（电源负极）反应为：2H2‑
4e
→
4H
+
；
[0004]质子交换膜燃料电池的阴极（电源正极）反应为：O2+4e+4H
+
→
2H20；
[0005]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。
[0006]由上述质子交换膜燃料电池放电原理可以看出：质子交换膜燃料电池发生放电反应时需要大量的氢气供应，但是氢气作为易燃易爆气体，不宜直接存储和携带，一般选用能够反应释放出氢气的装置作为供氢源；现有的氢气供应装置为催化剂箱，以硼氢化钠（NaBH4）催化剂箱为例：
[0007]NaBH4溶液在NaBH4催化剂的作用下水解产生氢气和亚硼酸钠，化学方程式如下：
[0008]NaBH
4 +2H2O
ꢀ→
4H
2 +NaBO2；
[0009]使用时，将NaBH4溶液通入催化剂箱即可产生大量氢气，但是NaBH4溶液的水解反应速率受与催化剂的接触面积影响显著，一旦催化剂箱的体积确定，那么NaBH4溶液与NaBH4催化剂的接触面积也就确定了，导致了产氢速率的不可控性；同时随着NaBH4溶液量的增加产氢量也显著增大，因此，产氢量也不可控，现有技术中也没有利用NaBH4的水解反应给质子交换膜燃料电池供氢的结构。

技术实现思路

[0010]本技术的目的在于提供一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱，用于解决现有的为质子交换膜燃料电池供给氢气的装置供氢量和供氢速率不可控的问题。
[0011]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0012]一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱，包括箱体、进液主管、出液主管、缓冲腔、多个支管和分别设置在每个支管上的产氢机构；
[0013]所述的箱体两侧分别开设有用于固定容纳进液主管和出液主管的进口和出口，所述的箱体顶部还设置有供氢口；
[0014]所述的缓冲腔设置在出液主管上且与出液主管连通，且所述的缓冲腔顶部开设有
出氢口，所述的出氢口通过供氢管道与供氢口密封连接；
[0015]所述的多个支管的两端均分别于进液主管和出液主管连通；
[0016]所述的产氢机构包括电控阀门机构和设置在支管上与支管连通的催化剂管；所述的电控阀门机构包括设置在支管上用于控制支管通断的电控阀门、设置在箱体上的控制电路板和电源，所述的催化剂管内侧设置有片状催化剂。
[0017]所述的催化剂管的管体上设置有多个镂空的片状催化剂安装框，且催化剂管的管体外螺接有用于密封管体的管壳。
[0018]所述的缓冲腔为球形，且所述的球形缓冲腔的横截面积大于支管的横截面积。
[0019]所述的出氢口上设置有除碱剂和防水透气膜。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0021]本技术通过多个支管和对应的产氢机构的设置，能够通过开启或关闭支管上的电控阀门的方式，有效的控制产氢量和产氢速率，解决了产氢量和产氢速率不可控的问题；进一步的，催化剂管上设置的片状催化剂安装框，保证催化剂能够充分与产氢原料接触，保证产氢速率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本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。
[0023]图1为本技术的结构示意图；
[0024]图2为所述的催化剂管除去管壳的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0026]如图1和图2所示：本技术所述的一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱，包括箱体1、进液主管2、出液主管3、缓冲腔7、多个支管4和分别设置在每个支管4上的产氢机构；
[0027]所述的箱体1两侧分别开设有用于固定容纳进液主管2和出液主管3的进口和出口，所述的箱体1顶部还设置有供氢口9；外接的产氢原料（如NaBH4溶液）可通过进液主管2和出液主管3在催化剂箱内循环，并在催化剂箱内催化剂的作用下释放出氢气，由供氢口9供给质子交换膜燃料电池使用；
[0028]所述的缓冲腔7设置在出液主管3上且与出液主管3连通，且所述的缓冲腔7顶部开设有出氢口，所述的出氢口通过供氢管道8与供氢口9密封连接；优选的，所述的缓冲腔7为球形，且所述的球形缓冲腔7的横截面积大于支管4的横截面积，由此，支管4内产生的氢气可在缓冲腔7上部聚集，不影响液体循环的同时，保证产生的氢气能够顺利沿出氢口通过供
氢管道8和供氢口9供给质子交换膜燃料电池使用；进一步的，为了防止液体和挥发性碱性气体进入供氢管道8，所述的出氢口上设置有除碱剂和防水透气膜；
[0029]所述的多个支管4的两端均分别于进液主管2和出液主管3连通；
[0030]所述的产氢机构包括电控阀门5机构和设置在支管4上与支管4连通的催化剂管6；所述的电控阀门5机构包括设置在支管4上用于控制支管4通断的电控阀门5、设置在箱体1上的控制电路板和电源；优选的，所述的控制电路板可采用以中央处理器为核心的电路板，中央处理器具备编程控制能力，能够根据供氢量的需求控制特定数目的电控阀门5的开闭，为自动化控制做好准备；所述的催化剂管6内侧设置有片状催化剂；优选的，所述的催化剂管6的管体上设置有多个镂空的片状催化剂安装框61，且催化剂管6的管体外螺接有用于密封管体的管壳；片状催化剂设置在镂空的片状催化剂安装腔内，能够充分与产氢原料（如NaBH4溶液）接触，保证产氢速率，通过螺接的方式设置的管壳，一方面便于片状催化剂的更换，另一方面防止催化剂管6内的液体渗漏。
[0031]本技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于为质子交换膜燃料电池供给氢气的催化剂箱，其特征在于：包括箱体、进液主管、出液主管、缓冲腔、多个支管和分别设置在每个支管上的产氢机构；所述的箱体两侧分别开设有用于固定容纳进液主管和出液主管的进口和出口，所述的箱体顶部还设置有供氢口；所述的缓冲腔设置在出液主管上且与出液主管连通，且所述的缓冲腔顶部开设有出氢口，所述的出氢口通过供氢管道与供氢口密封连接；所述的多个支管的两端均分别于进液主管和出液主管连通；所述的产氢机构包括电控阀门机构和设置在支管上与支管连通的催化剂管；所述的电控阀门机构包括设置在支管上用于控制支管通断的电控阀门、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钧，雷新望，汪望勤，胡锦满，王磊，
申请(专利权)人：郑州佛光发电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：