[发明专利]氢气产生装置及燃料电池

说明书

技术领域

本发明是有关于一种氢气产生装置及具有所述氢气产生装置的燃料电池，且特别是有关于一种使用固态燃料的氢气产生装置及具有其的燃料电池。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种利用化学能直接转换为电能的发电装置，与传统发电方式比较之下，燃料电池具有低污染、低噪音、高能量密度以及较高的能量转换效率等优点，是极具未来前瞻性的干净能源，可应用的范围包括携带式电子产品、家用发电系统、运输工具、军用设备、太空工业以及小型发电系统等各种领域。

各类燃料电池依其运作原理及操作环境之不同而有不同的应用市场，在可移动式能源上的应用主要是以氢气质子交换膜燃料电池(ProtonExchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)及直接甲醇燃料电池(DirectMethanol Fuel Cell，DMFC)为主，两者皆属于使用质子交换膜进行质子传导机制的低温启动型燃料电池。以此类质子交换膜燃料电池操作原理，为氢气在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H⁺)以及电子(e^-)(PEMFC原理)，或甲醇与水在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H⁺)、二氧化碳(CO₂)以及电子(e^-)(DMFC原理)，其中氢离子可以经由质子传导膜传递至阴极，而电子则经由外部电路传输至负载作功之后再传递至阴极，此时供给阴极端的氧气会与氢离子及电子于阴极触媒层进行还原反应并产生水。上述阳极所需的燃料氢气可借由固态硼氢化纳(NaBH₄)储氢技术而得，即是将水加入固态硼氢化纳以反应产生氢气。

若将大量的水直接与固态硼氢化纳反应，会使反应过于剧烈而无法平缓、稳定地产生氢气。因此系统需要增加额外的阀件来控制氢气量的稳定释出，而会增加系统的复杂度及机构强度，并增加所需成本。此外，可于固态硼氢化钠添加一些填充物(如硅)以使反应较不剧烈，但反应生成的氢气的重量百分比会因此而有所降低。

发明内容

本发明提出一种氢气产生装置，其固态燃料可与水缓慢反应以稳定释放氢气。

本发明提出一种燃料电池，其氢气产生装置的固态燃料可与水缓慢反应以稳定释放氢气。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为实现上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一个实施方案提供一种氢气产生装置，适用于燃料电池。氢气产生装置包括容纳槽及缓冲层。缓冲层配置于容纳槽内而将容纳槽分隔为第一容纳空间及第二容纳空间。第一容纳空间适于容纳液态反应物。第二容纳空间适于容纳第一固态燃料。液态反应物适于透过缓冲层到达第二容纳空间而与第一固态燃料反应产生氢气。

为实现上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一个实施方案提供一种燃料电池，其包括氢气产生装置、电池堆及导引结构。氢气产生装置包括容纳槽及缓冲层。缓冲层配置于容纳槽内而将容纳槽分隔为第一容纳空间及第二容纳空间。第一容纳空间适于容纳液态反应物。第二容纳空间适于容纳第一固态燃料。液态反应物适于透过缓冲层到达第二容纳空间而与第一固态燃料反应产生氢气。导引结构连接于氢气产生装置及电池堆之间，且适于将固态燃料与液态水反应产生的氢气导引至电池堆。

基于上述，在本发明的上述实施方案中，缓冲层配置于容纳槽内而位于液态反应物与固态燃料之间。借此，液态反应物可持续地透过缓冲层而传递至固态燃料，以使固态燃料与液态反应物缓慢反应而稳定释放氢气，且提高反应生成之氢气的重量百分比，并减少整体结构的体积与所需成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明一个实施例的氢气产生装置的示意图。

图1B为图1A的缓冲层转变为多孔结构层的示意图。

图1C为图1A的液态反应物与固态燃料反应后的示意图。

图2为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。

图3为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。

图4为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。

图5为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。

图6为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。

图7A为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。

图7B为图7A的液态反应物与固态燃料反应的示意图。

图8为图7A的氢气产生装置配置毛细结构的示意图。