[发明专利]燃料梯级利用物料分离传输燃料电池及其工作方法

权利要求书

1.燃料梯级利用物料分离传输燃料电池，其特征在于：包括设置在燃料电池本体上的阳极流场板(1)、阳极缓冲腔(2)、阳极电极(3)、交换膜(4)、阴极电极(5)、阴极缓冲腔(6)和阴极流场板(7)；

所述的阳极流场板(1)中分别独立设置有硼氢化物供给管路(9)、硼氢化物产物排出管路(13)、氢气产物排出管路(16)和氢气供给管路(18)，阳极流场板(1)中还设置有分别与硼氢化物供给管路(9)、硼氢化物产物排出管路(13)、氢气产物排出管路(16)和氢气供给管路(18)连通的硼氢化物供给支路(10)、硼氢化物产物排出支路(14)、氢气产物排出支路(17)和氢气供给支路(19)，各支路出口均匀交错分布；所述的硼氢化物产物排出管路(13)中接近硼氢化物产物排出口位置设置有阳极气液分离段(12)；

所述的阴极流场板(7)中分别独立设置有过氧化氢供给管路(22)、过氧化氢产物排出管路(26)、氧气产物排出管路(29)和氧气供给管路(31)，阴极流场板(7)中还设置有分别与过氧化氢供给管路(22)、过氧化氢产物排出管路(26)、氧气产物排出管路(29)和氧气供给管路(31)连通的过氧化氢供给支路(23)、过氧化氢产物排出支路(27)、氧气产物排出支路(30)、氧气供给支路(32)，各支路出口均匀交错分布；所述的过氧化氢产物排出管路(26)中接近过氧化氢产物排出口位置设置有阴极气液分离段(25)；

所述的阳极电极(3)中设置有阳极电极隔离段(15)，阳极电极隔离段(15)将阳极电极(3)上下相隔绝分成上半段和下半段，阴极电极(5)中设置有阴极电极隔离段(28)，阴极电极隔离段(28)将阴极电极(5)上下相隔绝分成上半段和下半段，使流体在电极上下半段不互相流通；阳极电极隔离段(15)将阳极缓冲腔(2)分为上半部和下半部，阳极缓冲腔上半部和下半部隔绝；阴极电极隔离段(28)将阴极缓冲腔(6)分为上半部和下半部，阴极缓冲腔上半部和下半部隔绝；阳极缓冲腔(2)上半部覆盖阳极电极(3)上半段，阳极缓冲腔(2)下半部覆盖阳极电极(3)下半段，阴极缓冲腔(6)上半部覆盖阴极电极(5)上半段，阴极缓冲腔(6)下半部覆盖阴极电极(5)下半段；

硼氢化物供给支路(10)出口与阳极电极(3)下半段连通，硼氢化物产物排出支路(14)与阳极缓冲腔(2)下半部连通，氢气产物排出支路(17)与阳极电极(3)上半段连通，氢气供给支路(19)与阳极缓冲腔(2)上半部连通；

过氧化氢供给支路(23)出口与阴极电极(5)下半段连通，过氧化氢产物排出支路(27)与阴极缓冲腔(6)下半部连通，氧气产物排出支路(30)与阴极电极(5)上半段连通，氧气供给支路(32)与阴极缓冲腔(6)上半部连通；

硼氢化物产物排出管路(13)位于阳极流场板(1)下半段，氢气供给管路(18)位于阳极流场板(1)上半段，硼氢化物产物排出管路(13)与氢气供给管路(18)连通；

过氧化氢产物排出管路(26)位于阴极流场板(7)下半段，氧气供给管路(31)位于阴极流场板(7)上半段，过氧化氢产物排出管路(26)与氧气供给管路(31)连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：所述阳极缓冲腔(2)为阳极流场板(1)内除流道外的空腔，阴极缓冲腔(6)为阴极流场板(7)内除流道外的空腔。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于：所述的交换膜(4)为阴离子交换膜或中性交换膜。

4.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于：所述的阳极电极(3) 和阴极电极(5)为涂覆有相应催化剂具有多孔结构的导电金属材料或碳材料，结构包括支撑层、催化层和扩散层。

5.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于：所述的阳极电极隔离段(15)和阴极电极隔离段(28)为金属或非金属平板。