含有可溶於含水介質且沸點高於65℃的燃料的燃料電池的製作方法

2023-05-30 21:09:56

專利名稱：：含有可溶於含水介質且沸點高於65℃的燃料的燃料電池的製作方法
技術領域：
：這些燃料電池是把化學反應能轉換為電能的設備。與電池不同，燃料和助燃劑儲存在電池外部。只要提供燃料和助燃劑，該燃料電池因此可以產生能量。讓它們與兩個被電解質分開的催化電極接觸或讓它們與電解質接觸，這樣該燃料電池可以產生電動勢，該電解質通常呈固體聚合物形式，該聚合物還起到氣體反應物通過的阻擋層的作用。讓燃料與陽極接觸，在陽極它解離成離子，一般地是H+或OH-,和電子e.。這些電子通過電極(陽極)的導電結構，然後在系統的外部電路中循環，產生能量。這些離子藉助電解質到達陰極。該陰極供給氧化劑，它通過電化學還原反應在表面生成氧化物類，它們與帶電荷離子進行反應生成水。外部電路連接兩個電極產生了電能。
背景技術：
：大多數有關燃料電池的研究都涉及使用氫氣作為燃料。然而，與存儲氫氣相關的複雜問題導致尋求關於可能不太有效但易於處理的液體燃料的解決方案。例如這些研究轉向曱醇，曱醇是與氬氣反應的為數不多試劑中的一種，它的有利氧化特性足以能用於在低溫或中溫下操作的燃料電池。這就是DMFC類曱醇直接燃料電池(pile&combustiondirecte)的由來，它在所有使用氪的迄今已知的燃料電池(例如PEMFC(質子交換膜燃料電池)、MCFC(熔融碳酸酯燃料電池)或PAFC(磷酸燃料電池))中佔有一席之地。應該指出所謂SOFC(固體氧化物燃料電池)燃料電池能使用液體燃料運行。甲醇直接燃料電池是一種有許多應用的能源，這些應用例如可攜式計算機、電話機、便攜工具等都需要高度個人自主的可攜帶的能源。這些直接燃料電池以兩種方式工作。酸性方式是最常見的，其反應才幾制3口下在陽極CH3OH+H20》C02+6H++6e-,在陰極6e-+6H++3/202">3H20,即平衡CH3OH+3/202》C02+2H20在石成性電池的基本方式中，反應機理如下在陽極CH3OH+60IT—C02+H20+6e-，在陽極6e-+3H20+3/202■>60H-，即平衡相同。與酸性電池相比，這類鹼電池有優點和缺點。儘管性能較差，但它們肯定地不需要稀釋在水中的曱醇，因此它們能夠使用比在酸方式電池中濃度高得多的燃料。然而曱醇在其大量使用時因毒性而有許多問題，但這些現有電池也為技術制約之故。"毒性產物"應該理解是通過少量吸入、攝入或皮膚滲透而導致個體死亡或急性或慢'性損害健康的產物。作為技術限制應特別列舉"轉換"問題，其中在電池中觀察到甲醇通過膜直接從陽極部分到陰極部分。這種與曱醇膜滲透性相關的現象直接與目前可獲得膜的技術相關，且似乎難以限制甲醇。這裡存在著明顯的燃料損失，因為燃料通過膜而沒有提供在陰極區燃燒的電子，沒有考慮與這種寄生反應相關的機能障礙。此外，曱醇的物理特性可能制約這種電池的使用條件。因此，曾進行研究試圖找到甲醇的替代品，為此，幾個歐洲或其它計劃正在開發例如使用乙醇或二曱醚的電池。對此可以列舉C.Lamy和E.M.Belgsir在《燃料電池手冊-基礎、工藝學與應用》，第1巻，第323-334頁，2003年，JohnWiley&SonsLtd中發表的題目"其它直接-醇燃料電池，，的文章，該文章回顧了曱醇的可選擇方案。在這些研究中，可以注意到Y.Tsutsumi等人發表在《電化學》(Electrochemistry)70(12)(2002)984中的研究工作，他們比較了幾種可能的曱醇替代品二曱醚(DME)、曱縮醛(二曱氧基曱烷，DMM)和三曱氧基曱烷(TMM)。他們就其研究得出結論，表明直接DMM或TMM燃燒式燃料電池的性能與使用曱醇的幾乎相當。然而，根據他們的研究，DMM和TMM電池在陽極反應過程中會生成大量的曱醇。從電池性能觀點來看，DME不是一種好產品，但考慮到在陽極的降解產物毒性因素，它實際上可能是最好的。還可以指出JensT.Miiller等人在《電化學學會雜誌》(theJournalofTheElectrochemicalSociety),147(11)，4058-4060(2000)中，其題目"二曱醚在聚合物電解質-膜燃料電池中的電氧化》的文章，它提到"燃料轉換"問題。專利US6054228也提到DMM和TMM和甲醇一起使用作為直接燃燒燃料可選方案的可能性。此外，為了克服氫氣儲存問題，還開發出通過曱醇蒸汽重整逐步產生氫氣的電池。曱醇蒸汽重整獲得氫的優點是-低轉化溫度(約250-300°C),-高氫/碳摩爾比(4:1)，-沒有C-C鍵(與碳氫化合物不同，如汽油、煤油或柴油)，所以炭黑或碳的危險性低，-選擇方法(與如汽油、煤油或柴油的碳氫化合物相比，生成CO少)，-曱醇中氫含量高(75%)，-燃料中無硫(與如汽油、煤油或柴油的碳氫化合物不同)。硫是已知催化劑的中毒物。然而，除了前面描述的毒性問題外，曱醇的缺點是能量密度低，蒸汽重整過程緩慢。發明公開申請人已發現有可能使用燃燒式燃料電池的新燃料，它們以與DMFC相同的原理起作用，但沒有曱醇的缺陷。本申請人還發現，燃料電池的某些新燃料，在氫燃料電池中作為通過蒸汽重整的氫氣源取代曱醇可能很有利。因此，本發明的一個目的是一種燃料電池，它包括一個密封容器，該容器裝有與可電解液體介質接觸的陽極和陰極，分別地一方面與陽極和陰極連接，另一方面與電路連接的集電器(collecteursdecourant);該液體介質是一種含有在電池使用溫度下在所述介質中至少部分可溶燃料的含水介質，該燃料的沸點高於65°C。按照本發明的意義，"含水介質"應該理解是一種含有水和任選地&-(:4一元醇的介質。作為一元醇實例可以列舉甲醇、乙醇、異丙醇和n-丙醇及其混合物。特別地，這種燃料至少部分溶於水，用於酸性DMFC類電池時尤其如此。根據本發明，"在電池使用溫度下在該含水介質中至少部分可溶"應該理解是在水或稀酒精介質中的溶解度至少3體積％。特別地在20°C下可以達到這個溶解度，必要時通過加熱達到這個溶解度。然而，在20。C水中的溶解度並不是關鍵性的問題，只要可能期望使用難溶產品在較高溫度下進行應用(例如在炎熱國家高達40°C)。有利地，該燃料的閃點高於11°C,特別地高於或等於18°C,例如高於或等於55°C。根據本發明，該閃點是在大氣壓(105Pa)下進行測量的。根據本發明的一種實施方式，這種燃料的粘度是如此，以致該含水介質可用孩i流體系統(systdmemicrofluidique)泵送。根據另一種實施方式，該燃料在室溫(20。C)與大氣壓下測量的密度高於0.80,特別地高於0.83，例如高於0.86或甚至高於0.95。特別地，該燃料在室溫(20。C)與大氣壓下是液體或固體。根據本發明的一種特別實施方式，該燃料是含有碳、氫原子和至少一種選自氮、氧的雜原子及其組合的有機化合物。根據本發明的一種實施方式，該含水介質含有燃料混合物，其中至少一種燃料是如上述的燃料。根據本發明的一種方式，陽極是用含有鉑的金屬材料製成的。有利地，這種陽極是用含有鉑和至少一種選自釕、錫、鎳、鉬的金屬的金屬材料製成的。根據本發明的一種特別方式，該陽極是用鉑和釕的混合物製成的，鉑的含量是50-90重量％。根據本發明的一種實施方式，該電池是直接燃料電池。根據本發明的另一種實施方式，該電池是非直接燃料電池，特別地是氬電池(pile&hydrog仝ne)。根據本發明，該電池是一種能自主的便攜能源。根據本發明，該電池其中還包括把陽極與陰極分開的電解膜(electroyticmembrane)。根據本發明的一種特別實施方式，這種膜是聚合物性質的。根據另一種方式，這種膜是無機性質的。本發明的另一個目的是如上述電池在用電能操作的便攜設備中，特別是在行動電話、.便攜微型電腦、便攜工具中的用途。本發明還涉及一種燃料在燃料電池中作為能源的用途，該燃料是前面描述的燃料。發明的詳細描述根據本發明的一種實施方式，這種電池裝有一種或多種含有1-20個碳原子的有機化合物類燃料，它選自縮醛醚(ac6tals6ther)、聚縮醛醚(polyac6tals6ther)、碳酸酯、草酸酯、尿素、醯胺及其混合物。有利地，該燃料是一種含有至多4個碳-碳鍵，特別地0-3個碳-碳鍵的有機化合物。C-C鍵的缺點是在低的溫度(使用溫度)下難以斷裂。本發明的燃料特別具有下述物理化學性質-高沸點與低蒸汽壓，-高於曱醇的閃點，'低於曱醇的"轉換(crossover)";它是一種供給陽極的水-燃料混合物時，在水中的溶解度(至少部分)，-高於曱醇能量密度的能量密度。"能量密度"應該理解是每ml燃料的可交換電子數，低粘度，因此保證它們通過微流體系統泵送，例如25。C下測量的粘度是0.3-4cP。有利地，本發明燃料是低毒性的。聚縮醛醚根據本發明的一種特別實施方式，該燃料電池的液體燃料具有下式R'-COCHA-OR1',式中R1和R1',相同或不同，代表含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈烷基，n是l-8(包括邊界)的值指數，應指出W與R1',相同，是曱基時，n大於或等於2。有利地，該燃料是一種選自CH3-(OCH2)2-OCH3-CH3-(OCH2)3-OCH3、CH3-(OCH2)4-OCH3、CH3-(OCH2)-OC2H5及其混合物的化合物。特別地，這些燃料是聚曱醛二烷基醚，它們用縮略語POM與指數命名，在下面縮略語POM表示聚曱醛，往該縮略語添加一個或兩個能夠確定烷基R'和W的字母(POMXX),其中M為甲基、E為乙基、P或i-P為(異)丙基、B為丁基、Pe為戊基、H為己基，所述指數相應於結構單元(CH20)(POMXXJ數n。這些產品例如命名如下'烷基是曱基時，POMMn(聚曱醛二曱醚)，CH3-(OCH2)n-OCH3，'烷基是醚時，POME(聚曱醛乙醚)，'烷基是丙基時，POMP(聚曱醛丙醚)，-烷基是丁基時，POMB(聚曱醛丁醚)。具有n個曱醛單元的化合物稱之POMMn。因此，不是本發明申請涉及的曱縮醛(11=1)稱之POMMp而丁縮醛稱之POMB卜如果使用由同一合成得到的產物混合物，例如將含有n=3-8的POMM的混合物稱之POMM^。RVW時，這些POMXX是不對稱的。例如可能有POMME2,它表示有兩個(CH20)單元的聚甲醛曱基乙醚，即CH3-(OCH2)2-OC2H5。有利地，這種燃料是具有對稱化學結構的縮醛醚或聚縮醛醚。如果因採用的合成方式以及經濟原因可以期望在實際中使用這種純燃料，則應使用POMXX混合物，特別應使用(CH20)結構單元數不同的POMXX混合物。這些POMXX的優點很可能與其化學性質有關。事實上，通過這種合成方式有可能控制鏈的長度。一般而言，POMXX的沸點隨著-(CH20)結構單元數與隨著烷基的鏈長而升高。另一方面，在水中的溶解度隨著(-CH20-)n鏈長和隨著烷基鏈長而降低。因此，根據希望燃料電池的最終應用而進行優化。至於這種電池在酸性介質中運行的反應機理，可以用下述POMMn半電池方程式，即在酸電池情況下的陽極與陰極概括在陽極CH3-(OCH2)n-OCH3+(n+3)H20^(n+2)C02+(4n+12)H++(4n+12)e-在陰極(4n+12)H++(4n+12)e.+(n+3)02>>(2n+6)H20。可以使用POMXX的摩爾濃度比曱醇的低，這樣能夠限制因蒸發與因滲透造成的損失。另外，在陰極產生的水是陽極所需要的兩倍，這樣可能允許使用通過循環陰極產生水而稀釋的純燃料供給電池。與甲醇其它代替品相比，POMM的優點是由含有l個碳原子的結構單元(曱醇+曱醛)組成。因此沒有在低溫下難以斷裂的C-C鍵。於是處於在易水解產物存在下的酸性介質(電極和膜可能由酸性功能化聚合物組成)中，它們因此可能分解成碳原子片段(曱醛或曱氧基)，這些片段易於被在陽極的催化劑降解。在POME、POMP或POMB系列中，然而由於烷基而依然有C-C鍵。但是，根據反應機制原理，呈POM形式而非醇形式的分子在水解時通過激活鍵而能夠達到更強的反應性。此外，按照通常稱為"液態氫化物"形式存儲氫，POMXX,特別是POMMn表示一種有意義的選擇。POMMn蒸汽重整涉及的反應是CH3-(OCH2)nOCH3+(n+3)H20^(2+n)C02+(6+2n)H2，即每(46+30n)g的POMMn有(12+4n)g的H2。曱醇蒸汽重整涉及的反應是CH3OH+H20》C02+3H2,即每32g的MeOH有6g的H2。根據本發明，在電池中在一定體積中可以存儲的氫當量因此明顯高於在曱醇電池中的氫當量。於是POMXX可以有利地用於氫燃料電池。多年來人們熟知POMXX的合成。特別地，J.F.Walker的書《曱醛》，RobertE.Krieger出版社，亨廷頓，紐約，第三版，1975年，是本
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中的一本參考書。事實上，可以在該書第167頁及後面與第264頁及後面可以查到一些合成方式說明。這些合成方法是基於酸性催化醇、曱醇、乙醇或醛、甲縮醛或乙縮醛與曱醛或等效化合物的反應。在許多專利文件中也說明了這類合成，如US2449469或JP47-40772。還曾描述基於路易斯酸類催化的其他合成方法。可以提及專利UK1120524(InstitutKhimicheskoiFiziki)文件，它描述了使用路易斯酸類離子催化劑合成穩定的聚甲醛二醚。混合的POMXX,即符合該通式而R1與R1'不同的POMXX，可以通過根據前面指出的方法直接合成得到，或通過兩種不同的"對稱"POMXX(R1')的縮醛轉移作用得到。尿素和醯胺本發明還涉及式(2)R、CO-N(RS')R"的醯胺和尿素燃料，式中R2、R"和R『獨自代表氪原子或特別含有1-8個碳原子的烷基，例如1-3個碳原子的烷基。作為實例可以列舉尿素、曱脲、N,N，-二曱脲、N-乙基乙醯胺和N,N-二曱基乙醯胺及其混合物。草酸酯和碳酸酯本發明還涉及式(3)R、(CO)n-ORS'的草酸酯或碳酸酯燃料，式中R3和W獨自代表特別含有1-8個碳原子的烷基，例如1-3個碳原子的烷基，式中n是l-4的整數，例如l-2。作為實例，在這類燃料中可以列舉碳酸二甲酯(DMC)和草酸二乙酯(DEO)。如果描述DMC的半電池反應，在陽極CH3-OCO-OCH3+3H20^3C02+12H++12e-在陰極12H++12e+3〇2WH20對於DEO，同樣地在陽極C2H5-OCO-CO-OC2H5+8H20^6C02+26H++26e—在陰極26H++26e+13/202^13H20在陰極產生的水是陽極所需的約兩倍。此外，DMC使用摩爾濃度可以比曱醇低得多，這樣能夠限制因蒸發與因滲透所造成的損失。DMC和DEO的優點與它們的化學性質有關。這些產品的優點已經是商品。此外，它們的毒性比曱醇低得多。與曱醇的其它代替品相比，DMC的優點也是由含有1個碳原子的結構單元(曱醇+O-CO-)組成的。因此沒有在低溫下難以斷裂的C-C鍵。在DEO中，它因烷基和草酸而依然有C-C鍵。然而，已知草酸和乙醇可以在燃料電池中被氧化。參照附圖閱讀作為非限制性說明給出的下述說明書，將更好地體會到本發明的其它特徵和優點，其中-圖1是本發明第一種實施方式的燃料電池縱向截面示意圖；-圖2是本發明第二種實施方式的燃料電池縱向截面示意圖；畫圖3-12是電池電壓(E，以伏特計)和功率(P,以mW.cn^計)隨電流密度(mAxm,變化的曲線，這是在使用特定儀器、燃料、電極、溫度和壓力條件下得到的。參看圖1，本發明的燃料電池包括一個密封容器(A)，裝有與可電解液體介質(5)接觸的催化陽極(1)和催化陰極(2)，它們一方面被電解膜(3),另一方面被循環室(10)隔開。電流集電器(9)一方面分別與陽極(1)和陰極(2)連接，另一方面與外部電路(4)連接，電流通過電路(4)循環。可電解介質(5)是一種在酸性或鹼性含水介質中的液體燃料；它通過管(5a)加入，而在該電池中產生的二氧化碳是通過管(6)從循環室抽出的。通過管(7)加入氧，而通過管(8)抽出產生的水。砑光機(ll)保證在容器(A)中固定整體位置。例如陰極是C-Pt型的。陽極是Pt基的，例如或者是C-PtRu型的，或者C-Pt型的。根據這些情況，這種膜是原始電池(NafionHTEC)的Nafion117，商品Nafion117,二者用鎳格柵支撐或不用鎳格柵支撐，或者最後,Dabco⑧類型的膜，例如E.Agel，J.Bouet和J.F.Fauvarque在《theJournalofPowerSources》(能源雜誌)，101(2001),267-274描述的。圖2說明的DMFC類燃料電池在每個密封容器(A)中包括-商品催化陽極(1)E-TEK,它由以Pt質量計40o/。Pt/C和2mg.cm-2pt組成，或由以Pt質量計60。/。PtRu(50:50)和2mg.cm-2的原子比為1:1的PtRu(幾<可面積5cm2)組成，-商品催化陰極(2)E-TEK，它由以重量計40%Pt/C和2mg.cm-2柏催化劑(幾何面積5cm"組成，-電解膜(3),是Nafion117型固體導電聚合物，-與電流集電器(9)連接的電路(4),它能夠測量電流特性(強度、電壓)，-供給陽極(1)燃料和水的管道(5)，這些管道安裝了能夠測量流量，調節試劑溫度和壓力的設備，-陽極產生二氧化碳的抽取管道(6)，-供給陰極(2)氧的管道(7),該管道安裝了能夠測量流量，調節溫度和壓力的設備，和最後-陰極產生的水抽取管道(8)，誦保持整體位置的石牙光機(calenders)(11)。實施例聚甲醛二烷基醚下表1列出了本發明燃料組合物中的聚甲醛二烷基醚實施例及其物理特性。該表還包括作為對比的用星號*標記的分子，這些分子超出本發明的範圍。表1tableseeoriginaldocumentpage15實施例1和2在實施例1中使用了兩種本發明的燃料。第一種是POMM2，沸點105。C、摩爾量106g/mol、密度0.9597g/ml。第二種是POMM3.8,蒸餾範圍153-268。C、摩爾量155.8g/mol、密度1.064g/ml。在Amberlyst15類酸性樹脂存在下，曱縮醛與三嗯烷反應得到這兩種燃料。該反應介質經過分離步驟，由此同時得到POMM2和POMM3_8。在甲醇直接燃料電池中試驗了這些燃料。進行兩組試驗。第一組使用適合大學教學的"H-TEC"型示範燃料電池。逐點測量了電壓、電流強度和密度的變化，即不改變操作條件進行這些測量。根據下述過程，使用在穩定狀態下運行的DMFC型燃料電池進行了第二組試驗。使用的電池是H-TEC型的，其中根據圖1說明的流程，在陽極與膜之間插入一個循環室。這些實驗是在室溫25°C下進行的，其中一部分在酸性介質中(實施例1)，而另一部分在實施例2鹼性介質中(鹼性電池)進行。使用的實驗系統曾設計用於在鹼性介質中的操作，其中需要藉助厚度1cm循環室除去在反應過程中合成的碳酸酯。這個室的尺寸以及在其中循環的介質會明顯降低該系統的導電性，因此也會明顯降低電流密度。把試液製備成同樣體積的燃料，即對於甲醇或POMM2,10體積%的曱醇或POMM2在水中的溶液(酸性介質為0.1MH2S04，鹼性介質為O.IMKOH)。進行測定的是零-電流電壓和零-電壓電流密度。實施例1下表2匯集了實施例1在酸性介質中試驗所得到的結果表2tableseeoriginaldocumentpage17實施例2以下表3總結出在鹼性介質中試驗的實施例2所得結果:表3tableseeoriginaldocumentpage17這些實驗的目的是對本發明的燃料與甲醇進行初步比較，表明燃料POMM2能夠獨自達到優於曱醇的性能水平。實施例3-10每一種試驗燃料應用了下述方案；使用的電池是與圖2的實施方式一致。這種電池進行一小時水合作用，然後逐步升溫至30、50、70、90。C(壓力1巴)，然後接著增加試劑、燃料和氧的壓力，它們分別上升2-3巴，伴隨溫度上升至100°C，然後110°C。每個步驟(段)持續約30分鐘。然後每段都降低電池的溫度，每段供給試劑，無論是大氣壓下或在壓力下。在增加或降低改變溫度或壓力時進行測量(電壓、密度和功率)，。表4匯集該方案的實施條件。表4tableseeoriginaldocumentpage18該電池供給試劑混合物，即本發明的燃料或甲醇，兩者都是水溶液，其濃度為lmol/lPOMM2、lmol/l甲醇、2mol/lPOMM3.8、0.5mol/lPOM-E,、0.39mol/lPOM-E2、0.27mol/lPOM-E3。而POM陽ME!試驗溶液是用水將57mlPOM-ME,補充到500ml。在Amberlyst15型酸性樹脂存在下，甲縮醛和三喊烷反應得到POM-Mx燃料。該反應介質進行分離步驟。POM-E,燃料是商品。在Amberlyst15型酸性樹脂存在下，乙醛與三嗯烷反應得到其它POM-Ex燃料。該反應介質進行分離步驟。在Amberlyst15型酸性樹脂存在下，曱縮醛與乙縮醛的乙縮醛轉移反應得到POM-ME,燃料。該反應介質進行分離步驟。這些得到的結果(進行測量)能夠建立電池電壓(E，以伏特計)和功率(P，以mW.cn^計)隨電流密度(mA.cm,變化的曲線，在特定的實施條件、燃料、電極、溫度和壓力下建立這個曲線。實施例3在這個實施例中，使用POMM2、POMM3.8燃料，使用不同陽極Pt或PtRu與不同的壓力(或者大氣壓，或者在壓力，即02=3巴，燃料=2巴)下，在30°C下運行電池的性能進行了比較。圖3說明了所得到的結果。圖3表明，POMM2燃料能夠在低的溫度下(低於100。C)獲得重要性能。很顯然這個壓力是有利的作用，該催化劑的性質具有敏感的影響；Pt/Ru陽極的性能優於Pt陽極所達到的性能。實施例4在該實施例中，使用POMM2、POMM3.8燃料，使用不同的陽極Pt或PtRu與在壓力下(02:3巴，燃料2巴)，在90。C運行的電池性能進行了比較。圖4說明了所得到的結果。圖4表明，POMM2燃料可以在高的溫度下獲得有利的性能，POMM3.8燃料同樣如此，但程度較低。可以指出催化劑性質的有利作用。Pt/Ru陽極的性能優於Pt陽極所達到的性能。實施例5在該實施例中，使用POMM2燃料和甲醇，使用PtRu陽極與大氣壓，在30°C下運行電池性能進行了比較。圖5說明了所得到的結果。圖5表明，在專用於甲醇的這些條件下，曱醇的性能稍微優於POMM2燃料的性能。而且，將該電池的使用條件調整適合於POMM2的條件，得到的燃料電池具有良好的電性質，沒有通常曱醇電池的缺陷。實施例6在該實施例中，使用POMM2、POMM3.8燃料和曱醇，使用陽極PtRu,在壓力下(02:3巴，燃料2巴)，在90。C運行的電池性能進行比較。圖6說明了所得到的結果。圖6表明在這些條件下，與曱醇相比POMM2燃料的優越性，POMM3.8燃料本身處於低水平，儘管其性能仍然有意義。實施例7在該實施例中，使用POM-EpPOM-E2和POM-E3燃料，使用陽極PtRu與在壓力下(02:3巴，燃料2巴)，在110。C運行電池性能進行了比較。圖7說明了所得到的結果。由這些曲線中可以得出，POM-EpPOM-E2和POM-E3化合物可以在這些條件下用作燃料。實施例8在該實施例中，使用POM-E,燃料，使用陽極PtRu與在壓力下(02:3巴，燃料2巴)，在50、70、90°C進行了運行電池性能的試驗。圖8說明了所得到的結果。因此，POM-ME,化合物可以在很寬的溫度範圍內用作燃料。實施例9在該實施例中，使用POM-ME,燃料，使用陽極PtRu與在壓力下(02:3巴，燃料2巴(90°2)，在卯。C與大氣壓(90。1)進行電池性的試驗。圖9說明了所得到的結果。通過閱讀圖9的曲線可以看出，使用加壓燃料電池在壓力下具有較好結果。實施例10在該實施例中，使用POM-ME,燃料，使用陽極PtRu與在壓力下(:02:3巴，燃料2巴)，在90、100和110。C下運行的電池性能進行了試驗。圖IO說明了所得到的結果。由這些曲線可以得出，POM-ME,化合物可以在很寬的溫度範圍內用作燃料。草酸酯和碳酸酯實施例11和12下表5列出了本發明燃料組合物中草酸酯和碳酸酯實施例及其物理特性。tableseeoriginaldocumentpage21在實施例11和12中使用的燃料電池與實施例3-10(圖2)所描述的一致。實施例11在該實施例中，使用DMC燃料，使用陽極Pt與在壓力下(02:3巴，燃料2巴)，在90、100和110。C運行電池性能進行了試驗。使用溶液的濃度等於lmol/l。圖11說明了所得到的結果。從圖11可以得出，可以在不同的溫度下把這樣一種電池用作能源。實施例12在該實施例中，使用DEO燃料，使用陽極Pt/Ru與在壓力下(02:3巴，燃料2巴)，在90、100和110°C運行電池性能進行了試驗。使用溶液的濃度等於lmol/l。圖12說明了所得到的結果。名稱為110°C2的曲線表示在用名稱為110。C1的曲線表示的曲線後2小時所記錄電池的性能。從這些曲線可以得出，DEO化合物可以在一個4艮寬的溫度範圍內用作燃料。此外，可以看出這些電池性能幾乎不隨時間變化，因此它是穩定的。tableseeoriginaldocumentpage22這些尿素和醯胺燃料可以用於如圖l和2所示的電池中。它們能夠達到與實施例1-12所達到電性能相比的電性能。權利要求1.燃料電池，它包括密封容器(A)，其含有與可電解液體介質(5)接觸的陽極(1)和陰極(2)，電流集電器(9)一方面分別與陽極和陰極連接，另一方面與電路(4)連接，其特徵在於該液體介質是含有在電池使用溫度下在含水介質中至少部分可溶的燃料的含水介質，所述燃料的沸點高於65℃。2.根據上述權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料的閃點高於11。C。3.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料的閃點高於或等於18°C。4.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料的粘度是使得所述含水介質可通過微流體系統泵送的粘度。5.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料的密度高於0.8。6.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料的密度高於0.86。7.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是含有碳和氫原子和至少一種雜原子的有機化合物，該雜原子選自氮和氧及其組合。8.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於所述的燃料是含有碳原子且至多4個碳-碳鍵的有機化合物。9.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是選自縮醛醚、聚縮醛醚、碳酸酯、草酸酯、尿素和醯胺的有機化合物。10.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是含有碳原子且有0-3個碳-碳鍵的有機化合物。11.根據上述權利要求中任一項權利要求所迷的電池，其特徵在於該燃料是含有l-20碳原子的有機化合物12.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是下式(l)縮醛醚或聚縮醛醚化合物，R、(OCHA誦OR1，式中R'和R1',相同或不同，代表含有1-5碳原子的直鏈或支鏈烷基，n是l-8值的指數，應該指出W和R"相同並是甲基時，n等於或大於2。13.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是選自下述的化合物CH3-(OCH2)2-OCH3,CH3-(OCH2)3-OCH3、CH3-(OCH2)4-OCH3、CH3-(OCH2)-OC2H5及其混合物。14.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是具有對稱化學結構的縮醛醚或聚縮醛醚。15.根據權利要求1-11中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是下式(2)的醯胺或尿素化合物，R2-CO-N(R2')R2''式中R2、R"和R"'分別代表氫原子或特別含有1-8個碳原子的烷基。16.根據權利要求15所述的電池，其特徵在於該醯胺或尿素化合物含有1-3個碳原子。17.根據權利要求1-11中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是選自下述的化合物尿素、曱脲、N,N，-二曱脲、N-乙基乙醯胺和N,N-二曱基乙醯胺及其混合物。18.根據權利要求1-11中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是式(3)的草酸酯或碳酸酯R3-(CO)n－OR3',式中W和W分別代表烷基，特別含有1-8個碳原子的烷基，其中n是1-4的整數。19.根據權利要求18所述的電池，其特徵在於所述的烷基含有1-3個碳原子。20.根據權利要求18所述的電池，其特徵在於n是1-2的整數。21.根據權利要求1-11中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該燃料是選自碳酸二曱酯和草酸二乙酯的化合物。22.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該含水介質含有燃料混合物，其中至少一種是所述的燃料。23.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於陽極(l)是用含鉑金屬材料製成的。24.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於陽極(l)是用含鉑和至少一種選自釕、錫、鎳、鉬的金屬的金屬材料製成的。25.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於陽極(1)是用鉑和釕的混合物製成的，鉑的含量範圍是50-90重量％。26.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於所述電池是直接燃料電池。27.根據權利要求1-25中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該電池是非直接燃料電池。28.根據權利要求1-25和27中任一項權利要求所述的電池，其特4正在於該電池是氫電池。29.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該電池是能自主的和便攜的能源。30.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該電池還包括把陽極(1)與陰極(2)分開的電解膜(3)。31.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該膜(3)是聚合物性質的。32.根據權利要求1-30中任一項權利要求所述的電池，其特徵在於該膜(3)是無機性質的。33.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的電池在用電能操作的便攜設備中的用途。34.根據權利要求33所述的用途，其特徵在於便攜設備是行動電話、便攜微型計算機或便攜工具。35.—種燃料在燃料電池中作為能源的用途，該燃料是權利要求1-22中任一項權利要求所述的燃料。全文摘要燃料電池，它包括密封容器(A)，它裝有與可電解液體介質(5)接觸的陽極(1)和陰極(2)，電流集電器(9)一方面分別與陽極和陰極連接，另一方面與電路(4)連接，其特徵在於該液體介質是含有在電池使用溫度下在含水介質中至少部分可溶的燃料的含水介質，所述燃料的沸點高於65℃。文檔編號H01M8/22GK101116215SQ200680004375公開日2008年1月30日申請日期2006年2月8日優先權日2005年2月9日發明者J·-L·杜博伊斯申請人:阿肯馬法國公司