[实用新型]极板流道分堆并接式电堆构成的直接甲醇燃料电池

说明书

技术领域

本实用新型属于清洁能源领域，特别涉及一种提高直接甲醇燃料电池系统稳定性的方法及装置。

背景技术

直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC)直接以甲醇为阳极燃料，无需将甲醇重整为富氢气体的甲醇重整器装置，具有系统结构简单、体积能量密度高、燃料补充方便等特点，是最适合用于小型电源、车用电源等的燃料电池。它直接用甲醇溶液作为“燃料”发电，反应后的产物只有水，是一种绿色的环保电池。所以直接甲醇燃料电池的研究具有十分重要的意义。

限制直接甲醇燃料电池商业化的一个重要原因是燃料电池的电堆在长时间工作时，电堆的性能会下降，电堆性能下降具体表现为在相同的放电电流下其放电电压会逐渐的下降。但是如果此时让休息数分钟后，电堆又可以像以前一样正常工作，已有研究表明造成电堆性能下降的可能原因是一氧化碳中毒。同时如果让电堆长时间不间断的发电对电堆的寿命也会有很大的影响。

此外，直接甲醇燃料电池的电堆是由一片一片的极板串联起来的，构成电堆的任意两个极板中间都有一片质子交换膜，电堆工作时甲醇溶液和空气分别在交换膜两侧的极板中的流道里流动，阳极侧极板流过甲醇溶液，阴极侧流过空气。由于在阳极的流道里会反应产生二氧化碳气体，而二氧化碳气泡又会吸附在流道里造成流道的堵塞，使甲醇溶液流通受到阻碍；同样在阴极侧的流道里会反应生成水，水也会使阴极侧的空气流道堵塞，无论阴极侧还是阳极侧的流道的堵塞，都有可能使这两片电极组成的单电池形成反极现象，也就是说这两片极板不但没有发电，还消耗了电堆的电量，现在克服流道堵塞的方法只是加大甲醇溶液和空气在电堆中的流速，这种方法有一定的效果，但所需要的液泵和气泵的功率也较大。同时，如果在极板和交换膜的面积都不变的情况下如果要增加电堆的功率，那么只能增加极板和质子交换膜的片数，但是电堆中极板数量增多同时也意味着在系统中出现流道堵塞的概率加大。

针对上述问题设计了一种新型的直接甲醇燃料电池系统，该系统不仅可以使电池中的电堆在有性能衰减的情况下长时间发电，而且还可以在一定程度上克服流道堵塞的现象。同时也有一定的抗负载扰动能力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供可延长电堆工作寿命的一种极板中流道分段并接式的电堆构成的甲醇燃料电池。

本实用新型的特征在于，含有：

多个电堆，

甲醇混合液容器，该容器的出口端与一个液泵的入口端通过液管连接，而该液泵的出口端通过液管连接着与所述电堆数量相等的液流控制阀，而所述各个液流控制阀的另一端分别与各个电堆的阳极极板中甲醇混合液流道的液流入口端相连，所述各阳极极板中甲醇混合液流道的出口端经液管并联后与所述甲醇混合容器的入口端相连；

气泵，空气输出端通过气管与所述电堆数量相等的气流控制阀相连，而所述各个气流控制阀的另一端分别与各个电堆的阴极极板中空气通道的气流输入端相连，所述各阴极极板中空气通道的气流出口端的反应后的气体经气管排向大气。

当某个电堆中流道堵塞时，1～2秒内其余电堆的所有控制阀是关闭的，而流道堵塞电堆的所有控制阀是开启到最大的。

当所述甲醇燃料电池欠负荷运行时，部分电堆的所有控制阀是分批分堆地轮流关闭的。本实用新型的有益效果是本实用新型针对甲醇燃料电池电堆的工作特性设计了一种新型的直接甲醇燃料电池的系统结构，该系统结构不仅可以使电池中的电堆在有性能衰减的情况下长时间发电，，而且还可以在一定程度上克服流道堵塞的现象。同时也有一定的抗负载扰动能力。具有结构简单，便于制造和维护的优点。

附图说明

图-1为实施方案原理图1.电堆阴极，2.电堆阳极，3.液体导管及甲醇混合液的流向，41～48.阀，5.甲醇混合液，6存放甲醇混合液的容器，7液泵，8.气泵，9.气体导管及气体的流向，10.电堆。

图-2为电堆切换的顺序示意图。

具体实施方式