[发明专利]氨燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨燃料电池。

背景技术

目前燃料电池发电按电解质的技术分类有：碱性燃料电池（AFC）、磷酸盐型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化型燃料电池（SOFC）。不同的技术路线采用的燃料不同，总体归结为两大类别：一类是将氢和氧（或空气）中的化学能转换成电能；另一类是烃类碳氢化合物重整后得到一氧化碳和氢气，把一氧化碳和氢气中的化学能转换成电能。

1、燃料电池采用不同的技术路线，均存在各自应用问题；

（1）氢和氧技术路线：液态氢成本过高，气态氢体积庞大，难以大量运输，氢气是易燃易爆物质，安全要求很高。

（2）以氧离子为工作介质（如SOFC）的技术路线：重整过程中，因为碳、氧、水蒸气和重整温度比例关系难以合理高效地匹配，造成催化剂与不完全燃烧时产生的碳及硫接触，使燃料电池性能大幅下降，此外，该技术方案所采用燃料中的碳均会部分转化为二氧化碳，存在等温室气体排放问题。

2、以往的燃料电池系统体积较为庞大，多为外置式，结构比较繁琐和复杂，而且不能充分地利用余热。

烃类碳氢化合物的价格相比氨要贵，在利用率上烃类碳氢化合物利用率要低一些，结构不合理。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种氨燃料电池，其燃烧效率高，燃烧完全,不产生含碳、硫气体，减少了污染气体排放，液化气、液氨的价格相对较低，能利用电解气体的热量及废气的热量加热液氨，节省成本，节约能源，环保，工作效率高，结构紧凑。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种氨燃料电池，其特征在于包括：

燃烧室、分气室及环形多孔陶瓷结构；其中所述环形多孔陶瓷结构套设在燃烧室上；所述分气室设在燃烧室及环形多孔陶瓷结构的底部，所述环形多孔陶瓷结构的进气口与分气室连通，在所述分气室上设有一个以上的出气孔，所述分气室的出气孔与燃烧室连通；在所述燃烧室上设有燃气进气管及废气排气管；

一条以上的微管；一条以上所述微管设在环形多孔陶瓷结构中，微管位于燃烧室的周围；

空气进气管；所述空气进气管的进气口与外界空气连通，空气进气管的出气口与分气室连通；

环形分解室及带有催化媒的多孔螺旋陶瓷气道构件；所述多孔螺旋陶瓷气道构件套设在环形多孔陶瓷结构上，所述环形分解室套设在多孔螺旋陶瓷气道构件上；所述多孔螺旋陶瓷气道构件与环形分解室配合形成螺旋气道，螺旋气道的出气口与微管的进气口连通；

热交换室、换热管及一条以上的废气排气散热管；所述热交换室套设在环形分解室上，热交换室的进气管与外界液氨连通，热交换室的出气口与螺旋气道的入气口连通；所述换热管绕在环形分解室上，换热管的进气口与微管的出气口及环形多孔陶瓷结构的出气口连通，换热管的出气口与外界连通；一条以上所述废气排气散热管设在热交换室内，废气排气散热管的进气口与废气排气管连通，废气排气散热管的出气口与外界连通；

一条以上阳极汇流导线及若干条阴极汇流导线；所述阳极汇流导线设在对应的微管内，阳极汇流导线与外部电池负极连通；所述阴极汇流导线设在环形多孔陶瓷结构的孔内，阴极汇流导线与外部电池正极连通；

增压阀；所述增压阀设在空气进气管上；以及

点火针；所述点火针设在燃烧室内。

在所述燃烧室、环形分解室及热交换室的顶部设有上盖；在所述上盖内侧设有集气室及出气室，所述集气室的进气口与废气排气散热管的出气口连通，集气室的出气口与外界连通；所述出气室的进气口分别与微管的出气口及环形多孔陶瓷结构的出气口连通，出气室的出气口与换热管的进气口连通。

在本技术方案中，在所述分气室的底部设有下盖；在所述下盖内侧设有第一分气流道及第二分气流道；所述第一分气流道的进气口与废气排气管连通，第一分气流道的出气口与废气排气散热管的进气口连通；所述第二分气流道将微管的进气口与螺旋气道的出气口连通。

在本技术方案中，在所述第二分气流道的进气口与螺旋气道的出气口之间设有连通管，在所述连通管内设有分子筛。

在本技术方案中，所述出气孔的孔径小于空气进气管的孔径。

在本技术方案中，在所述燃气进气管上设有第一单向阀；在所述热交换室的进气管上设有第二单向阀。

在本技术方案中，在所述环形多孔陶瓷结构外套设有环形不锈钢套。

在本技术方案中，在所述环形分解室的外壁上套设有保温层。