[发明专利]一种燃料供应装置及包括该燃料供应装置的燃料电池

说明书

技术领域

本发明关于一种燃料供应装置及包括该燃料供应装置的燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，它具有效率高、污染少和噪声低等特点。现有的燃料电池一般包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的质子交换膜和燃料供应装置。

以燃料为甲醇、氧化剂为空气或氧气为例，电池发生如下电化学反应：

阳极发生如下电化学反应：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e    (1)

与此同时，在阴极发生如下电化学反应：

3/2O₂+6H⁺+6e→3H₂O，     (2)

总反应：

CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O    (3)

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。

由于甲醇的渗透性较强，因此阳极侧的甲醇很容易透过质子交换膜进入阴极侧，不仅浪费燃料，而且造成电池电压下降，导致电池的效率降低。因此，一般阳极所用的甲醇燃料须经过稀释才能使用，但稀释后的甲醇携带很不方便，因此需要一个中间装置将高浓度甲醇稀释为低浓度的甲醇后再进行使用。

例如，US6303244提出了一种直接甲醇燃料电池系统，该系统将阴极反应生成的水收集起来，用两个泵分别将水与甲醇注入到一个燃料混合器中，混合均匀后供燃料电池阳极使用。

US20060127743公开了一种直接液体燃料电池的燃料传输设备，该设备将高浓度甲醇通过毛细管吸入一个加热器，在加热器将甲醇加热成气态，再进入燃料混合器，然后通过泵进入燃料电池的阳极。

以上两种方法虽然能达到降低甲醇浓度的目的，但前者需要泵来推动甲醇的流动，后者需要加热甲醇至蒸气状态，均需要耗能，如果应用于小型电子设备时，不仅体积大，而且能量效率低。

因此，US20040058222公开了一种被动式的燃料浓度控制方法，该方法在第一燃料供应器和第二燃料供应器间添加能透过燃料而不能透过水的膜，所述第一燃料供应器中储存有高浓度的有机燃料，所述第二燃料供应器中储存有低浓度的有机燃料，当第二燃料供应器中所储存的低浓度的有机燃料消耗后，第一燃料供应器中的高浓度的有机燃料会透过膜进入第二燃料供应器，而第二燃料供应器内的水不能透过膜进入第一燃料供应器。

但是第一燃料供应器和第二燃料供应器间添加的膜容易受到有机燃料中杂质的影响，导致使用寿命短、可靠性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有燃料供应装置中存在的使用寿命短、可靠性差的缺点，提供一种使用寿命长、可靠性好的燃料供应装置。

本发明的另一个目的是提供包括该燃料供应装置的被动式燃料电池。

本发明提供了一种燃料供应装置，该燃料供应装置包括第一燃料供应器1和第二燃料供应器2；其中，该燃料供应装置还包括至少一个长度为5-300毫米且长度与横截面积比为150-600的通道(3)，所述第一燃料供应器(1)和第二燃料供应器(2)通过所述通道(3)连通。

本发明还提供了一种被动式燃料电池，电池外壳4、阳极腔室6、阳极集流体9、阳极15、阴极腔室5、阴极集流体10、阴极16、质子交换膜8、单向阀7和燃料供应装置，所述阳极集流体9位于阳极腔室6中，所述阴极集流体10位于阴极腔室5中，所述质子交换膜8位于阳极15及阴极16之间，所述燃料供应装置包括第一燃料供应器1和第二燃料供应器2，所述阳极腔室6与第二燃料供应器2连通，其特征在于，所述燃料供应装置还包括至少一个长度为5-300毫米且长度与横截面积比为150-600的通道3，所述第一燃料供应器1和第二燃料供应器2通过所述通道3连通，所述阴极腔室5与第二燃料供应器2通过单向阀7连通。