[发明专利]用于电化学能量转换和储存的系统和方法

权利要求书

1.一种电化学能量转换系统，包括：

电化学能量转换装置，其中，所述电化学能量转换装置与氢可再生或电化学可再生的液体燃料的源和氧化剂流体连通，用于接收、催化、脱氢和电化学氧化至少一部分所述燃料以产生电力；以及

包括至少部分氧化脱氢的燃料和水的液体，其中，所述液体燃料是包括至少两个烷基取代的环己烷分子的组合物，所述至少两个烷基取代的环己烷分子通过亚甲基、乙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、醚键或直接的碳-碳键不同地连接，从而能够提供位置异构体的混合物。

2.根据权利要求1所述的电化学能量转换系统，其中，所述氢可再生的液体燃料是包括两种或更多种化合物的液体混合物，所述两种或更多种化合物选自芳香环基本上氢化的苄基甲苯的不同异构体的混合物和环基本上氢化的二苄基甲苯的不同异构体的混合物。

3.根据权利要求1所述的电化学能量转换系统，其中，至少部分电化学氧化脱氢的燃料包括两种或更多种化合物的混合物，所述两种或更多种化合物选自苄基甲苯的不同异构体的混合物以及二苄基甲苯的不同异构体的混合物。

4.根据权利要求1所述的电化学能量转换系统，其中，所述燃料的电化学部分氧化包括将环烷烃或芳族分子上的烷基环取代基转化成醇、醛、酮或羧酸基团。

5.根据权利要求1所述的电化学能量转换系统，其中，所述电化学能量转换装置是包括阳极、阴极和质子传导膜的质子电解质膜(PEM)燃料电池。

6.根据权利要求5所述的电化学能量转换系统，其中，所述电化学能量转换系统还包括催化剂，所述催化剂设置在所述电化学能量转换装置内用于辅助所述液体燃料的电化学氧化。

7.根据权利要求6所述的电化学能量转换系统，其中，所述催化剂选自由钯、铂、铱、铑、钌、镍及它们的组合所组成的组。

8.根据权利要求6所述的电化学能量转换系统，其中，所述催化剂包括束缚在碳载体上的金属配位化合物，其中所述金属能选自由钯、铂、铱、铑、钌和镍所组成的组。

9.根据权利要求5所述的电化学能量转换系统，其中，所述质子传导膜选自由磺化聚合物、膦酸化聚合物和无机-有机复合材料所组成的组。

10.根据权利要求5所述的电化学能量转换系统，其中，所述质子传导膜选自由聚(2,5-苯并咪唑)(PBI)以及聚(2,5-苯并咪唑)与磷酸的组合或聚(2,5-苯并咪唑)与长链全氟烷基磺酸的组合所组成的组。

11.根据权利要求6所述的电化学能量转换系统，其中，在所述装置的阳极处使用介孔碳束缚的铂金属配合物催化剂。

12.一种将化学能转换成电能的直接燃料电池装置，所述装置包括：

a.氢化的液体燃料，该燃料包括烷基化的基本上氢化的芳香环的无规异构体混合物；以及

b.膜电极组件(MEA)，该膜电极组件包括膜和电极，所述电极位于所述膜附近使得所述电极包括阴极和阳极，所述阴极和所述阳极各自包括催化剂；其中，所述燃料与所述MEA的阳极流体连通，其中所述阴极与氧气连通，并且其中所述装置在约80℃和约400℃之间的温度下操作。

13.根据权利要求12所述的直接燃料电池装置，其中，所述烷基化的基本上氢化的芳香环的无规异构体混合物包括选自由甲基环己烷和甲苯、乙基环己烷、全氢化苄基甲苯的异构体混合物、全氢化二苄基甲苯的异构体的混合物，以及全氢化二甲苯的异构体与二甲苯的混合物所组成的组中的一种或多种化合物。

14.根据权利要求12所述的直接燃料电池装置，其中，所述阳极的催化剂和所述阴极的催化剂独立地选自由钯、铂、铱、铑、钌、镍及它们的组合所组成的组。