一种有机燃料电池，该电池包括膜电极和电池壳体，所述膜电极容纳在电池壳体内，所述膜电极包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的质子交换膜，其中，该电池还包括至少一个导热部件，所述导热部件部分位于电池壳体内，另一部分伸出电池壳体的外部。本发明专利技术提供的有机燃料电池与现有技术相比，电池的功率密度提高了１倍以上。通过与电子设备本身的发热装置进行热接触，可以有效利用电子设备的废热，在解决热污染问题的同时，还有效提高了电池的功率密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种燃料电池，尤其是关于一种有机燃料电池。
技术介绍
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。现有的燃料电池一般包括膜电极，膜电极包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的质子交换膜。阳极是一种气体扩散电极，其支撑材料一般由导电的炭纤维或碳布组成。在阳极和质子交换膜之间为催化阳极反应的催化剂。该阳极催化剂一般为铂粉末、含铂的合金粉末、负载在载体上的铂或负载在载体上的含铂的合金粉末。所述含铂的合金含有铂和选自钌、锡、铱、锇、铼中的一种或几种。所述载体为具有较高的比表面且导电的载体，如活性炭。阳极的外侧为导流板，该导流板可以是石墨材料或金属材料。阴极也是一种气体扩散电极，其构成与阳极结构相同，差别在于阴极与质子交换膜之间的催化剂为催化剂阴极反应的催化剂。该阴极催化剂一般为铂粉末、负载在载体上的铂粉末。阴极的外侧也是导流板，该导流板可以是石墨材料或金属材料。质子交换膜是一种透水不透气的半透膜，它具有质子传导作用，还可以防止氧化剂和燃料发生混合爆炸。以燃料分别为甲醇和氢气，氧化剂为空气或氧气为例，电池发生如下电化学反应。当燃料为甲醇时，阳极11电化学反应如下：CH3OH+H2O→CO2+6H++6e (1)当燃料为氢气时，阳极11电化学反应如下：3H2→6H++6e (2)-->与此同时，在阴极发生如下电化学反应：3/2O2+6H++6e→3H2O， (3)单个电极发应(1)和(3)及(2)和(3)分别导致如下的总反应发生：CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O (4)3H2+3/2O2→3H2O (5)阳极和阴极的上述电化学反应使阳极和阴极产生电位差，阳极产生的电子通过阳极外层的导流板和外部导电体，最后被阴极捕获。阳极产生的质子则透过质子膜直接传递给阴极，这样就形成了电流。所述燃料电池中的燃料不仅包括甲醇和氢气，还包括其它有机燃料。例如，所述有机燃料可以选自液体醇类、液体醚类和液体有机酸中的一种或几种，或者选自液体醇水溶液和液体酸水溶液中的一种或几种；优选为甲醇、乙醇、甲酸和乙醚中的一种或几种，或者甲醇水溶液、乙醇水溶液、甲酸水溶液中的一种或几种。所述燃料为有机燃料的电池具有污染小，噪声低，系统简单，便于携带，燃料来源广泛、易得等优点。并且由于有机燃料呈液态，具有很高的比能量，在储存上，无需采用压缩气瓶等方式，便于携带。同时，相对于易燃易爆的氧气来说，有机燃料具有更可信的安全性。虽然，所述燃料为有机燃料的电池具有如上所述的优点，但是，也有自己的缺点。例如，它主要的缺点是含铂的催化剂对于有机燃料的催化效果不好，在有机燃料催化氧化过程中会生成一氧化碳的中间体，一氧化碳中间体会与催化剂中的铂结合，形成稳定的络合物，使催化剂失活。所以，相对以氢气作为燃料的电池来说，所述燃料为有机燃料的电池具有很低的单位面积电极功率密度。以所述有机燃料为甲醇为例，就目前报道的数据来看，以氢气作为燃料的电池的单位面积功率密度一般是所述燃料为甲醇的电池的单位面积功率密度的10倍以上。如果要达到相同的功率，使用有机燃料作为-->燃料的电池，其电极活性面积是以氢气作为燃料的电池的好几倍，催化剂中铂等贵金属的使用的量也会增加好几倍。这样使得当有机燃料作为电池燃料时，燃料电池的造价会大大提高。研究表明，有机燃料电池功率密度低是由甲醇等有机燃料在阳极的催化氧化过程比较慢所致，温度对于直接甲醇燃料电池的性能影响很大，如文献Joural of Power Sources 2005，139：79-90、Joural of Power Sources 2002，109：76-88中提到的一样，燃料电池的功率密度随着温度的升高而上升。所以采用何种方法来提高燃料电池的温度对于扩大燃料电池在电子产品上的应用以及扩散燃料电池的应用范围是近来人们关注的热点。例如，US 20030003336描述了一种控制聚合物固体电解质燃料电池温度的方法，所述燃料电池包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的聚合物固体电解质，该方法包括对燃料电池的阴极供应氧化剂流、对燃料电池的阳极供应含有甲醇的燃料流、测定燃料电池的指示温度值以及根据测定温度调整燃料流特性，其中，所述燃料流特性为燃料流中的甲醇浓度或甲醇分压。该方法在实现起来比较麻烦。目前常用的提高燃料电池温度的另一种方法是通过使用外界热源对电池壳体进行加热，以提高燃料电池的温度，从而提高电池的功率密度。这种方法虽然能够在一定程度上提高燃料电池的功率密度，但是功率密度提高的幅度非常有限，而且还发现消耗的热源的功率远远大于燃料电池提高的功率，显然这是一种得不偿失的方法，非常不经济。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的有机燃料电池功率密度低的缺点，提供一种功率密度高的有机燃料电池。为了有效提高燃料电池对外界能量的利用率，本专利技术人试图将导热部件-->深入设置到电池内部，尤其深入到电极之间，使热量直接对电极加热，从而有效提高电极反应速率，达到以较低的能耗大幅度提高电池功率密度的目的。另外，众所周知，电子设备如笔记本电脑在工作时会有大量的热量散发出来。例如一台笔记本在室温下工作时，其底部温度可达到40℃以上，这种热源目前还都直接散发到环境中，导致环境温度升高，成为一种“热污染”。为此通常需要额外的冷却系统来降低环境温度以保护电子设备或者使环境舒适。而常规的有机燃料电池在工作温度为40℃时的功率密度要比在工作温度为室温时的功率密度高一倍以上。于是本专利技术的专利技术人设想，如果将便携式电子设备工作时散发的热量深入传递给该设备所用的有机燃料电池内部电极发应，使有机燃料电池内部的温度升高，便能够实现无需额外加热即可成倍地提高有机燃料电池的功率密度。一方面能够提高电池的功率密度，另一方面还能有效解决电子设备工作时的“热污染”。本专利技术提供的有机燃料电池包括膜电极和电池壳体，所述膜电极容纳在电池壳体内，所述膜电极包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的质子交换膜，其中，该电池还包括至少一个导热部件，所述导热部件部分位于电池壳体内，另一部分伸出电池壳体的外部。本专利技术提供的有机燃料电池由于包括直接深入到电池壳体内的导热部件，因而能够有效将外界热量传递给电池内部的电极反应，使电池电极反应温度升高，有效提高液态燃料氧化的速度，因而能够提高电池的功率密度。本专利技术提供的有机燃料电池的功率密度高达76毫瓦/平方厘米(在环境温度下)，比现有技术中同类电池的35毫瓦/平方厘米有很大的提高。本专利技术提供的有机燃料电池的制备方法简单且易于实施。如果将导热部件的另一部分与使用该电池的电子设备的散热装置或产生热量的装置靠近或接触，能够有效地将电子设备工作时散发的热量传递给-->电池，一方面能够提高电池的功率密度，另一方面还能有效解决电子设备工作时的“热污染”。附图说明图1-12为本专利技术提供的有机燃料电池的结构示意图。具体实施方式按照本专利技术提供的电池如图1-12所示。该电池包括膜电极1和电池壳体4，所述膜电极1包括阳极11、阴极13和位于阳极11和阴极13之间的质子交换膜12；其中，所述电池还包括至少一个导热部件3，所述导热部件3部分位于电池壳体4内，另一部分伸出电池壳体4的外部。根据本专利技术提供的有机燃料电池，所述导热部件3可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机燃料电池，该电池包括膜电极和电池壳体，所述膜电极容纳在电池壳体内，所述膜电极包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的质子交换膜，其特征在于，该电池还包括至少一个导热部件，所述导热部件部分位于电池壳体内，另一部分伸出电池壳体的外部。
【技术特征摘要】
1、一种有机燃料电池，该电池包括膜电极和电池壳体，所述膜电极容纳在电池壳体内，所述膜电极包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的质子交换膜，其特征在于，该电池还包括至少一个导热部件，所述导热部件部分位于电池壳体内，另一部分伸出电池壳体的外部。2、根据权利要求1所述的电池，其中，所述导热部件为1-4个。3、根据权利要求1所述的电池，其中，所述导热部件位于电池壳体内的部分位于至少下列位置之一：阳极与质子交换膜之间、阴极与质子交换膜之间、阳极与电池壳体之间及阴极与电池壳体之间。4、根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池还包括阳极导流板和/或阴极导流板，所述阳极导流板位于阳极与电池壳体之间，所述阴极导流板位于阴极与电池壳体之间，所述导热部件位于电池壳体内的部分位于至少下列位置之一：阳极导流板与电池壳体之间、阴极导流板与电池壳体之间、阳极与阳极导流板之间及阴极与阴极导流板之间。5、根据权利要求1-4中任意一项所述的电池，其中，所述导热部件为片状。6、根据权利要求5所述的电池，其中，所述导热部件位于电池壳体内的部分上分布有通孔。7、根据权利要求6所述的电池，其中，所述通孔的面积为所述导热部件位于电池壳体内的部分的面积的5-20％。-->8、根据权利要求5所述的电池，其中，所述导热部件的厚度为0.05-30毫米。9、根据权利要求3所述的电池，其中，所述导热部件位于电池壳体内的部分位于阳极与质子交换膜之间和/或阴极与质子交换膜之间，导热部件的表面还含有防氧化层；...
【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，董俊卿，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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