[发明专利]一种被动式液体燃料电池

说明书

本发明公开了一种为外部设备提供电能来源的被动式液体燃料电池。该电池包括电堆、在其上方的密闭上储液容器、在其下方的密闭下储液容器、介于电堆和上储液容器之间的空气泵，以及管道。液体燃料通过自身重力作用，流经燃料电池电堆中双极板对应侧流道，通过扩散作用与双极板对应空气流道中的空气，在膜电极的催化作用下进行反应，产生电流电压，进而为外部设备提供电源。产生的电能一方面为装置上方的空气泵提供电能；一方面通过与外部设备相连为其提供电能。该电池无需外部启动电源，体积小巧、方便携带，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明为一种利用液体燃料与空气进行电化学反应以产生电流电压的电源装置，尤其作为一种无需外部启动电源，就能够实现自发电功能的电池。

背景技术

液体燃料电池一般直接使用液体燃料(甲醇或乙醇)水溶液或蒸汽为燃料供给来源，而不需通过液体燃料(甲醇或乙醇)、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC)，直接液体燃料电池具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接液体(甲醇或乙醇)燃料电池可能成为未来便携式应用的主流。

发明内容

本发明目的是提供一种无需外部启动电源，能够实现自发电功能的电池，该电池具备体积小巧、方便携带等特点，可以用来作为应急电源。

一种被动式液体燃料，包括电堆、在其上方的密闭上储液容器、在其下方的密闭下储液容器、介于电堆和上储液容器之间的空气泵，和固定所述空气泵的泡沫板、介于电堆和下储液容器之间的固定泡沫板，以及管道。

进一步，所述电堆是电池的发电单元，主要包括由如图3所示的电芯组件，及其上下固定端板，通过夹紧螺杆，对电芯组件上方设置的正极采电板、下方设置的负极采电板、所述正极采电板上方设置的空气进出口接头和液体燃料进出口接头以及与上下固定端板连接的正负极绝缘板进行轴向加紧成一体。所述电芯组件，为液体燃料与空气进行反应的场所，阳极侧的液体燃料通过扩散作用与阴极侧的空气进行反应，产生电能。

进一步，所述电芯组件主要包括在其一侧依次连接的阴极端板、阴极侧密封圈、膜电极、双极板；和在其另一侧依次连接的阳极侧密封圈和阳极端板；所述阴极端板上设置空气进口端密封垫和液体燃料进口端密封垫、

进一步，本燃料电池的双极板整体呈圆形，外侧均匀分布着液体燃料与空气进出管道。双极板内部均匀分布着圆形空气流道和氢气流道，且内部进出口均匀设有扰流槽，以将空气和液体燃料均匀分布流入每个流道中。双极板中心有用于定位的圆孔，周边有公共流道的凸起，能够实现燃料电池电堆的内外定位，方便了电堆的组装。同时，用于紧固电堆的螺杆位于氢气与空气公共流道的凸起之间的凹槽处，减小了额外的体积，增加了电池的体积功率密度。

进一步，本电池中两个密闭的上下储液容器分别置于电池的上侧与下侧，并通过两并联密闭储液容器+大口径旁路管道+电堆(液体燃料侧流道)来实现运行。该并联回路，能够平衡上下两侧密闭的储液容器内压力，同时也可以在发电时，使得上侧密闭容积的储液容器中的液体持续稳定的流经电堆，进行反应并产生电能。中止发电时将原下侧密闭容积的下储液容器内未完全反应的燃料转移到原上侧燃料电池密闭的上储液容器。

进一步，所述空气和液体公共管道流入双极板内部，采用沉槽结构+盖板的过桥结构，所述盖板平面要高于双极板本体平面，以使其与被密封圈挤压的膜电极更好接触，从而发生串气的可能。

进一步，所述双极板阳极侧和阴极侧外侧圆周方向均设有密封槽，阳极侧密封槽内设置有平垫圈，阴极侧密封槽内设置有一侧为平面一侧为凸面的垫圈，采用此结构能够有效密封，提高放电效率。

进一步，所述电池的空气进出管道采用空气接头双进口结构，有利于增加每片双极板过桥空气流量的一致性。

进一步，所述正极采电板，负极采电板，空气进出口接头，液体燃料进出口接头置于绝缘端板对应形状凹槽内，具有体积小，装配方便可靠等优点。