[发明专利]一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池

权利要求书

1.一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，包括拱形壳体(1)、渗透汽化膜(7)、中心反应部分、氧气发生腔(15)与热力循环系统(14)；所述渗透汽化膜(7)将拱形壳体(1)分割为甲醇燃料腔(2)和蒸汽腔(3)；所述蒸汽腔(3)中设置有气体缓冲结构，气体缓冲结构的顶部设有气孔(9)；所述气体缓冲结构包括第一疏水纤维板(41)和与第一疏水纤维板(41)间隔设置的第一亲水多孔板(51)；所述中心反应部分包括阳极流场板(10)、膜电极(11)和阴极流场板(12)，膜电极(11)位于阳极流场板(10)和阴极流场板(12)中间，其特征在于，所述阳极流场板(10)与膜电极(11)的阳极侧之间设置有第二亲水多孔板(52)，所述第二亲水多孔板(52)的亲水面与膜电极(11)的阳极侧的扩散层相接触；所述膜电极(11)的阴极侧与阴极流场板(12)之间设置有第二疏水纤维板(42)，所述第二疏水纤维板(42)的疏水面与膜电极(11)的阴极侧的扩散层相接触；

所述中心反应部分位于拱形壳体(1)的中部；所述甲醇燃料腔(2)和蒸汽腔(3)位于中心反应部分的一侧，氧气发生腔(15)位于中心反应部分的另一侧；

所述热力循环系统(14)包括余热收集装置(6)、管路(8)和余热利用装置(13)；所述余热收集装置(6)包覆在中心反应部分的外围，余热收集装置(6)通过管路(8)与余热利用装置(13)连接；所述余热利用装置(13)安装与拱形壳体(1)的端部，包覆于甲醇燃料腔(2)外围；所述余热收集装置(6)包覆于中心反应部分外围；

所述氧气发生腔(15)等间距设置有两块第三疏水纤维板(43)。

2.根据权利要求1所述的一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述拱形壳体(1)主要由以环氧树脂为材料的两个四分之一的环管连接而成，所述中心反应部分设置在两个环管的连接处。

3.根据权利要求1所述的一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述余热收集装置(6)和余热利用装置(13)为内部结构是多层波纹型翅片16阵列排布的圆环和圆盖。

4.根据权利要求3所述的一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，其特征在于：余热收集装置(6)和余热利用装置(13)内均设有水循环运输管道(17)，余热收集装置(6)的水循环运输管道(17)与余热利用装置(13)的水循环运输管道(17)通过管路(8)连接，余热收集装置(6)通过水循环运输管道(17)将水运输流经余热收集装置(6)的翅片(16)，将余热收集装置(6)产生的热量由翅片(16)收集之后通过余热收集装置(6)的水循环运输管道(17)带走，热量再通过管路(8)传至余热利用装置(13)的翅片(16)，余热利用装置(13)的翅片(16)将热量扩散到甲醇燃料腔(2)外，从而推动甲醇的蒸发。

5.根据权利要求1所述的一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述第一亲水多孔板(51)和第二亲水多孔板(52)均为由金属粉末烧结而成的金属板，其所述金属粉末粒径为75～125um，其孔隙率为65％-85％，金属板厚度为1～3mm，水滴与板面之间形成角度小于20度，所述金属粉末为金属铜粉末或金属不锈钢粉末；

所述第一疏水纤维板(41)、第二疏水纤维板(42)和第三疏水纤维板(43)均为由金属纤维烧结而成的纤维金属板经表面疏水处理而成，其所述金属纤维的直径为150～350um，其孔隙率70％～90％，纤维板厚度为1～3mm，水滴与板面之间形成角度大于100度，所述金属纤维为金属铜纤维或金属不锈钢纤维。

6.根据权利要求1所述的一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，其特征在于：在与余热利用装置(13)连接的管路(8)中安装有液泵，液泵将处于余热利用装置(13)中的水向上推动至余热收集装置(6)，完成水运输的循环。

7.根据权利要求1所述的一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述氧气发生腔(15)内等间距设置的两块第三疏水纤维板(43)，其疏水面均向下，在构成多层气体缓冲结构的同时防止氧气发生腔产生的水蒸气过量地到达阴极使其阻碍阴极水管理。