一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，包括甲醇燃料电池本体、超声波燃料雾化机构、雾气传送增压泵，超声波燃料雾化机构包括燃料存放腔室、超声波雾化器模块、雾气输出管、管内压力平衡管；超声波雾化器模块设置于燃料存放腔室的底部，雾气输出管设置于超声波雾化器模块的上方，管内压力平衡管与雾气输出管相连接，在管内压力平衡管的外端上还连接有压力平衡阀；雾气传送增压泵连接于燃料输入端口与雾气输出管之间。本实用新型专利技术利用超声波燃料雾化机构将燃料雾化气体状，再由雾气传送增压泵送至甲醇燃料电池本体中参与化学反应，转换电能，能有效地提升甲醇燃料电池稳态放电性能，构造简单、实施难度小。实施难度小。实施难度小。

【技术实现步骤摘要】
一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，特别是一种甲醇燃料电池系统。

技术介绍

[0002] 甲醇燃料电池（Direct methanol fuel cell，DMFC）属于低温燃料电池，釆用质子交换膜做固体电解质，甲醇作为燃料。甲醇燃料电池的单电池主要由膜电极、双极板、集流板和密封垫片组成。由催化剂层和质子交换膜构成的膜电极是燃料电池的核心部件，燃料电池的所有电化学反应均通过膜电极来完成。质子交换膜的主要功能是传导质子阻隔电子，同时作为隔膜防止两极燃料的互串。催化剂的主要功能是降低反应的活化过电位，促进电极反应迅速进行。
[0003]随着甲醇燃料电池的技术不断进步，工业化和实用化前景日益明朗，显示出较好的发展势头。为了提升甲醇燃料电池的稳态放电性能，武汉理工大学提出了通过在甲醇燃料电池的燃料供给通道（即板极流场）上设置超声波换能器，利用超声波换能器所产生的超声振动，对通道内的燃料进行超声波辐射，使燃料变得细腻而更容易被催化剂层所吸收，参与到化学化反应中，以此来达到提升甲醇燃料电池稳态放电性能的目的。详细请查阅中国国家知识产权局所公布的公开专利文献，该公开专利文献的公布号为CN103633352A。虽然武汉理工大学为甲醇燃料电池发展提供了一定理论基础和研究方向，但是由于甲醇燃料电池内的通道空间十分窄小，空间十分有限，在实际工业应用当中，实现的难度十分大，仅仅停留在理论层面。因此，本申请人认为，前面所述提升甲醇燃料电池稳态放电性能的方式，还存在实施难度大，可行性不高，不具有实现可行性等问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于解决上述问题和不足，提供一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，该甲醇燃料电池系统利用超声波燃料雾化机构将燃料雾化气体状，再由雾气传送增压泵送至甲醇燃料电池本体中参与化学反应，转换电能，不仅有效地提升甲醇燃料电池稳态放电性能，而且实现构造简单、技术方案实施难度小，具有现实的经济价值。
[0005]本技术的技术方案是这样实现的：一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，包括具有燃料输入端口、燃料排放端口、氧化剂输入端口、氧化剂排放端口的甲醇燃料电池本体，其特点在于还包括有超声波燃料雾化机构、雾气传送增压泵，其中所述超声波燃料雾化机构包括燃料存放腔室、超声波雾化器模块、雾气输出管、管内压力平衡管；所述超声波雾化器模块设置于燃料存放腔室的底部，所述雾气输出管设置于超声波雾化器模块的上方，所述管内压力平衡管与雾气输出管相连接，在管内压力平衡管的外端上还连接有压力平衡阀；所述雾气传送增压泵连接于燃料输入端口与雾气输出管之间，以实现将燃料雾气泵送给甲醇燃料电池本体。
[0006]进一步地，所述超声波燃料雾化机构还包括底壳，所述超声波雾化器模块安装于
底壳中，所述燃料存放腔室设置于底壳上，所述雾气输出管贯穿设置于燃料存放腔室中且超声波雾化器模块相连接一起。
[0007]又进一步地，所述燃料存放腔室还设有燃料添加端口。
[0008]本技术的有益效果：本甲醇燃料电池系统利用超声波燃料雾化机构将燃料雾化气体状，再由雾气传送增压泵送至甲醇燃料电池本体中参与化学反应，转换电能，不仅有效地提升甲醇燃料电池稳态放电性能，而且实现构造简单、技术方案实施难度小，具有现实的经济价值。并且，利用燃料雾气进行反应发电，还十分利于提升燃料能源的利用率，起到节省能源，提高每升燃料发电能效比。
附图说明
[0009]图1为本技术的原理结构示意图。
[0010]图2为本技术的质子交换膜原理结构示意图。
[0011]图3为本技术的超声波燃料雾化机构的俯视方向原理结构示意图。
具体实施方式
[0012]如图1所示，本技术所述的一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，包括具有燃料输入端口11、燃料排放端口12、氧化剂输入端口13、氧化剂排放端口14的甲醇燃料电池本体1。为了实现本技术的目的，本技术还包括有超声波燃料雾化机构2、雾气传送增压泵3，其中，所述超声波燃料雾化机构2包括燃料存放腔室21、超声波雾化器模块22、雾气输出管23、管内压力平衡管24；所述超声波雾化器模块22设置于燃料存放腔室21的底部，所述雾气输出管23设置于超声波雾化器模块22的上方，所述管内压力平衡管24与雾气输出管23相连接，在管内压力平衡管24的外端上还连接有压力平衡阀241，所述雾气传送增压泵3连接于燃料输入端口11与雾气输出管23之间，以实现将燃料雾气泵送给甲醇燃料电池本体1。利用压力平衡阀241向雾气输出管23中输入少量的、不参与化学反应的气体（例如惰性气体），以降低雾气传送增压泵3在抽取燃料雾气时，不产生管内的内部真空。另外，超声波雾化器模块22对燃料雾化的效率和能力，要采用大于甲醇燃料电池本体1对燃料消耗量的1.5倍以上的规格，以保证甲醇燃料电池在工作时，有充足的雾气燃料。
[0013]为了使超声波燃料雾化机构2在实际应用时，具有一个较为完整的整体，使其能够方便地安装在所应的设备上，如图1所示，所述超声波燃料雾化机构2还包括底壳25，所述超声波雾化器模块22安装于底壳25中，所述燃料存放腔室21设置于底壳25上，所述雾气输出管23贯穿设置于燃料存放腔室21中且超声波雾化器模块22相连接一起。同时，为了方便人们向燃料存放腔室21不断地补充燃料，在燃料存放腔室21还设有燃料添加端口211。所述燃料添加端口211可以安装有密封盖体，也可以连接有管路，由燃料箱通过管路向其供应燃料。
[0014]如图1所示，所述甲醇燃料电池本体1包括阳极板4、阴极板5、扩散层6、催化层7、板极流场8及质子交换膜9，其中，所述板极流场8分别设置于阳极板4与阴极板5的内侧上，所述扩散层6分别覆盖布置于阳极板4和阴极板5的板极流场8上，所述催化层7覆盖布置于扩散层6上；所述质子交换膜9设置在阳极板4内侧的催化层7与阴极板5内侧的催化层7之间；所述燃料输入端口11、燃料排放端口12分别设置于阳极板4的外侧上，所述氧化剂输入端口
13、氧化剂排放端口14分别设置于阴极板5的外侧上。为了促进甲醇燃料电池稳态放电性能，使其拥有更高的放电效率，如图1所示，可以采取在所述阳极板4还嵌装有超声波元件10；或者，也可以采取在所述阴极板5还嵌装有超声波元件10；又或者，同时采取在阳极板4和阴极板5中分别嵌装有超声波元件10。利用超声波元件10的高频辐射，使得输入到电池内的燃料雾气、氧化剂更好、更高效地参与到化学反应当中，使电池能够向e+电极（正极）和e
‑
电极（负极）输出更稳定的电压。此外，利用超声波产生高频振动，使物质内部分子加速运动、电池液内部分子运动而升温起到辅助电池升温的目的，加速电池充放电效率。尤其在极寒环境下，还可以解决电池在冬天发电效率低、无法正常工作的问题。
[0015]如图1和图2所示，所述质子交换膜9还设有边框架20，在边框架20还内嵌有超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，包括具有燃料输入端口（11）、燃料排放端口（12）、氧化剂输入端口（13）、氧化剂排放端口（14）的甲醇燃料电池本体（1），其特征在于：还包括有超声波燃料雾化机构（2）、雾气传送增压泵（3），其中所述超声波燃料雾化机构（2）包括燃料存放腔室（21）、超声波雾化器模块（22）、雾气输出管（23）、管内压力平衡管（24）；所述超声波雾化器模块（22）设置于燃料存放腔室（21）的底部，所述雾气输出管（23）设置于超声波雾化器模块（22）的上方，所述管内压力平衡管（24）与雾气输出管（23）相连接，在管内压力平衡管（24）的外端上还连接有压力平衡阀（241）；所述雾气传送增压泵（3）连接于燃料输入端口（11）与雾气输出管（23）之间，以实现将燃料雾气泵送给甲醇燃料电池本体（1）。2.根据权利要求1所述液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，其特征在于：所述超声波燃料雾化机构（2）还包括底壳（25），所述超声波雾化器模块（22）安装于底壳（25）中，所述燃料存放腔室（21）设置于底壳（25）上，所述雾气输出管（23）贯穿设置于燃料存放腔室（21）中且超声波雾化器模块（22）相连接一起。3.根据权利要求2所述液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，其特征在于：所述燃料存放腔室（21）还设有燃料添加端口（211）。4.根据权利要求1所述液态燃料变雾气燃料的超声波甲醇燃料电池系统，其特征在于：所述甲醇燃料电池本体（1）包括阳极板（4）、阴极板（5）、扩散层（6）、催化层（7）、板极流场（8）及质子交换膜（9），其中所述板极流场（8）分别设置于阳极板（4）与阴极板（5）的内侧上，所述扩散层（6）分别覆盖布置于阳极板（4）和阴极板（5）的板极流场（8）上，所述催化层（7）覆盖布置于扩散层（6）上；所述质子交换膜（9）设置在阳极板（4）内侧的催化层（7）与阴极板（5）内侧的催化层（7）之间；所述燃料输入端口（11）、燃料排放端口（12）分别设置于阳极板（4）的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志军，
申请(专利权)人：彭志军，
类型：新型
国别省市：