[发明专利]一种基于氢离子浓差电池的热电转换装置

权利要求书

1.一种基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：包括用于对氢气进行电离而产生电流的氢离子浓差电池以及加热氢离子浓差电池内部气体的换热器；所述氢离子浓差电池包括质子交换膜(10)以及布置在质子交换膜(10)两侧的阴阳电极，其中，阳电极(9)通入氢气发生电离反应生成2e^-和2H⁺，阴电极(11)通入惰性气体，电离出的H⁺经过质子交换膜(10)到达阴电极(11)，电离出的e^-从阳电极(9)经过外电路(4)到达阴电极(11)，在阴电极(11)重新生成氢气，并且在外电路(4)中产生供用电装置(5)使用的电流。

2.根据权利要求1所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：所述氢离子浓差电池包括布置在阴阳电极外侧的不锈钢板(7)，不锈钢板(7)的表面开设导气槽，氢气与惰性气体分别通过不锈钢板(7)上的导气槽到达阳电极(9)和阴电极(11)。

3.根据权利要求2所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：所述的换热器采用板式换热器(3)，阴阳电极外侧的不锈钢板(7)夹在两个板式换热器(3)之间。

4.根据权利要求2所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：

所述阳电极(9)外侧的不锈钢板(7)上开设有氢气入口和氢气出口，氢气入口和氢气出口之间连接氢气回路；所述阴电极(11)外侧的不锈钢板(7)上开设有惰性气体入口和惰性气体出口，惰性气体入口和惰性气体出口之间连接惰性气体回路；所述氢气回路上设置有氢气回流泵(1)，所述惰性气体回路上设置有惰性气体循环泵(2)。

5.根据权利要求4所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：惰性气体回路上设有惰性气体与氢气分离器(6)，分离出的氢气经氢气回流泵(1)重新通入氢气入口。

6.根据权利要求1所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：

所述的惰性气体采用氮气或者氩气。

7.根据权利要求1所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：所述阴阳电极均采用Pt/C催化电极，阴阳电极的外周分别通过聚四氟乙烯制成的密封垫片(8)包围。

8.根据权利要求1所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：

所述的阴阳电极包括碳纸与催化剂活性层，将含Pt 40wt％的Pt/C和5wt％的Nafion溶液按照1：1的质量比与足量乙醇经过超声振动混合均匀得到催化剂混合物，将催化剂混合物贴在碳纸上，在60℃下风干得到催化剂活性层，使催化剂的密度达到24mg/cm²。

9.根据权利要求1所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：

所述的质子交换膜(10)由一个聚苯并咪唑本体浸入在85wt％的磷酸溶液中，室温下在溶液中保持两天，随后取出密封在塑料包中，形成PBI-PA质子交换膜。

10.根据权利要求1所述基于氢离子浓差电池的热电转换装置，其特征在于：将阳电极(9)、质子交换膜(10)、阴电极(11)在1.5Mpa、130℃的环境下按压形成膜电极。