高效燃料電池的製作方法
2023-07-05 14:57:36
高效燃料電池的製作方法
【專利摘要】本發明提供的一種高效燃料電池，包括用於容納電解溶液的容納腔、陽極和陰極，所述陰極和陽極均設置於容納腔內，所述陽極為柱狀結構且內部設置有反應腔，所述陰極設置於反應腔內的一端端部，反應氣體從反應腔的兩端進入到反應腔內，本發明的高效燃料電池，電能的轉化率能夠達到70-80％，大大減少燃料氣體的浪費，節省資源。
【專利說明】高效燃料電池
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電池，尤其涉及一種高效燃料電池。
【背景技術】
[0002]燃料電池一種將存在於燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，由於中間不需要經過燃燒過程，能量轉化率較高，能夠達到45-60%，安裝方式靈活，更為重要的是環境汙染少，因此逐漸被廣泛應用。
[0003]現有的燃料電池一般採用燃料氣體(比如氫氣、甲烷等)和氧氣(氧氣可以採用空氣代替)來參與反應發電，雖然現有的燃料電池相對於火力發電和核電(這兩種發電方式的轉換效率在30-40% )效率大大提高，但是現有的燃料電池的轉換效率仍然較為低下，而且溶液造成未反應完的燃料氣體浪費，從而造成資源的浪費。
[0004]因此，需要提出一種新的燃料電池，相對於傳統的燃料電池能夠大大提高電能轉化率，減少燃料氣體的浪費，節省資源。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明的目的是提供一種高效燃料電池，相對於傳統的氫氧燃料電池能夠大大提高電能轉化率，減少燃料氣體的浪費，節省資源。
[0006]本發明提供的一種高效燃料電池，包括用於容納電解溶液的容納腔、陽極和陰極，所述陰極和陽極均設置於容納腔內，所述陽極為柱狀結構且內部設置有反應腔，所述陰極設置於反應腔內的一端端部，反應氣體從反應腔的兩端進入到反應腔內。
[0007]進一步，所述反應腔為內徑由陽極的中部到兩端逐漸減小的結構。
[0008]進一步，所述陰極的一端端面下沉形成沉腔，所述沉腔由底部到開口端內徑逐漸減小且沉腔底部設置有為外部連通的通孔。
[0009]進一步，所述容納腔為「回」形結構，所述容納腔設置有空氣或氧氣的進氣口，所述進氣口位於陽極的反應腔的前端埠處。
[0010]進一步，所述燃料電池還設置有循環裝置，所述循環裝置包括用於使電解溶液循環運動且使空氣或氧氣進入到反應腔的葉輪和用於向葉輪提供動力的電機，所述葉輪設置於所述反應腔的前端埠處，所述電機設置於容納腔外。
[0011 ] 進一步，所述反應腔的前端部側壁向內凸起形成環狀凸起。
[0012]進一步，所述燃料電池還包括用於將燃料氣體提供給陰極的空氣泵，所述空氣泵的出口與陰極的通孔通過一管道密封連通，所述空氣泵由電機提供動力。
[0013]進一步，所述容納腔還設置有溢流管，所述溢流管設置有溢流單向閥。
[0014]本發明的有益效果:本發明的高效燃料電池，能夠大大提高電能轉化率，電能的轉化率能夠達到70-80%，大大減少燃料氣體的浪費，節省資源；而且能夠有效提高單體電池的功率；並且通過循環裝置的作用，能夠有效防止電解溶液和電解溶液內的催化劑沉降，而且能夠保證催化劑的活性，提高電池的性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述:
[0016]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖，如圖所示，本發明提供的一種高效燃料電池，包括用於容納電解溶液(比如氫氧化鉀溶液)的容納腔1、陽極2和陰極3，所述陰極3和陽極2均設置於容納腔I內，所述陽極2為柱狀結構且內部設置有反應腔4，所述陰極3設置於反應腔4內的一端端部，反應氣體從反應腔4的兩端進入到反應腔4內，本發明的高效燃料電池，將陰極置於陽極內部反應，有效避免陰極提供的電子流失，並且在反應腔中形成高壓，能夠大大提高電能轉化率，電能的轉化率能夠達到70-80%，大大減少燃料氣體的浪費，節省資源，在本實施例中，以氫氣作為燃料氣體為例。
[0018]本實施例中，所述反應腔4為內徑由陽極2的中部到兩端逐漸減小的結構，為了表述方便，以圖1所示的方向來進行描述，所述陰極3設置於反應腔4內前端埠處，通過上述結構，能夠保證當氧氣進入到反應腔後，能夠進行充分的氧化反應，提高電能的轉化率，並且通過將陰極置於反應腔內，能夠大大減少的自由電子的流失，因而提高燃料電池的輸出電流，進而提高燃料電池的功率。
[0019]本實施例中，所述陰極3的一端端面下沉形成沉腔5，所述沉腔5由底部到開口端內徑逐漸減小且沉腔5底部設置有與沉腔5的外部連通的通孔6，所述陰極3以沉腔5的開口端朝向反應腔4的前端埠的方向設置，通過上述結構形成噴嘴的結構，能夠使進入到沉腔的氫氣進行充分反映，釋放出更多的自由電子，從而提高氫氣利用率以及電能的轉化率，並且有助於電池的輸出電流的增大，進而提高燃料電池的輸出功率。
[0020]本實施例中，所述容納腔I為「回」形結構，所述容納腔I設置有空氣或氧氣的進氣口 8，所述進氣口 8位於陽極2的反應腔4的前端埠處，如圖1所示，所述進氣口 8位於反應腔4的右端埠處，採用這種結構，利於循環裝置將氧氣送入到反應腔中進行反應，而且利於電解溶液(比如氫氧化鉀溶液)在容納腔中循環，能夠有效防止電解溶液(電解溶液何中還包含有催化劑)出現沉降現象而影響電能的轉化率。
[0021]本實施例中，所述燃料電池還設置有循環裝置，所述循環裝置包括用於使電解溶液循環運動且使空氣或氧氣進入到反應腔4的葉輪9和用於向葉輪9提供動力的電機10，所述葉輪9設置於進氣口 8和反應腔4的前端埠處，所述電機10設置於容納腔外，採用上述結構，一方面能夠利於氧氣送入到反應腔中進行反應，另一方面，能夠有效防止電解溶液(電解溶液何中還包含有催化劑)出現沉降現象而影響電能的轉化率，在本實施例中，電解溶液的循環方向如圖1中的箭頭所示。
[0022]本實施例中，所述反應腔4的前端部側壁向內凸起形成環狀凸起14，通過環狀凸起的作用，可以使陰極3與環狀凸起之間形成高壓區，加快反應速率，提高本發明的功率，所述環狀凸起的兩端均為坡面結構，利於電機也的流通，不會對電解液流通造成阻礙。
[0023]本實施例中，所述燃料電池還包括用於將燃料氣體提供給陰極3的空氣泵11，所述空氣泵11的出口與陰極3的通孔6通過一管道7密封連通，所述空氣泵11由電機10提供動力，通過這種結構，能夠為氫氧燃料電池提供足夠的氫氣，保證燃料電池的性能及功率。
[0024]本實施例中，所述容納腔還設置有溢流管12，所述溢流管12設置有溢流單向閥13，通過這種結構，能夠使少量未反應完的氣體順利擺出容納腔中，使容納腔中的壓力維持在正常水平。
[0025]本實施例中，電解液採用鹼性電解液，可以避免採用離子膜，在使用時，同時通入燃料氣體和氧氣，並且葉輪開始工作，由於氫氣在沉腔中反應，並且氧氣朝向沉腔的方向進入到反應腔，並且在陰極和環狀凸起之間形成高壓環境，能夠有效增強反應效率以及燃料電池的功率，雖然沒有離子膜，但是由於環狀凸起以及陰極和沉腔的共同作用(由於反應向的兩端的直徑較小，而且陰極設置於反應腔的後端斷口處)，可以有效防止反應後的電子逸散，進而能夠有效保證燃料電池的效率提高，未反應完的氣體從溢流管中排出，當然在電解液中還有催化劑(屬於現有技術，其具體設置以及原理在此不再贅述)，可以根據實際需要進行補充。
[0026]以氫氣作為燃料氣體為例，通過IL的氫氣和IL的氧氣分別在傳統的氫氧燃料電池中進行多次實驗，傳統的氫氧燃料電池的平均的轉化率實際上為53%，而本發明的氫氧燃料電池的電能平均轉化率達到了 78.3 %，而且通過多次實驗，本發明的氫氧燃料電池輸出的功率比傳統的鋰電池的平均功率高0.55W，通過上述的實驗數據表明，本發明提供的高效燃料電池與傳統的燃料電池相比具有明顯的進步。
[0027]本實施例中，所述前端即為圖1中所示的左右方向的右向為前端。
[0028]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種高效燃料電池，其特徵在於:包括用於容納電解溶液的容納腔、陽極和陰極，所述陰極和陽極均設置於容納腔內，所述陽極為柱狀結構且內部設置有反應腔，所述陰極設置於反應腔內的一端端部，反應氣體從反應腔的兩端進入到反應腔內。
2.根據權利要求1所述高效燃料電池，其特徵在於:所述反應腔為內徑由陽極的中部到兩端逐漸減小的結構。
3.根據權利要求1所述高效燃料電池，其特徵在於:所述陰極的一端端面下沉形成沉腔，所述沉腔由底部到開口端內徑逐漸減小且沉腔底部設置有為外部連通的通孔。
4.根據權利要求1-3任一權利要求所述高效燃料電池，其特徵在於:所述容納腔為「回」形結構，所述容納腔設置有空氣或氧氣的進氣口，所述進氣口位於陽極的反應腔的前端埠處。
5.根據權利要求4所述高效燃料電池，其特徵在於:所述燃料電池還設置有循環裝置，所述循環裝置包括用於使電解溶液循環運動且使空氣或氧氣進入到反應腔的葉輪和用於向葉輪提供動力的電機，所述葉輪設置於所述反應腔的前端埠處，所述電機設置於容納腔外。
6.根據權利要求5所述高效燃料電池，其特徵在於:所述反應腔的前端部側壁向內凸起形成環狀凸起。
7.根據權利要求6所述高效燃料電池，其特徵在於:所述燃料電池還包括用於將燃料氣體提供給陰極的空氣泵，所述空氣泵的出口與陰極的通孔通過一管道密封連通，所述空氣泵由電機提供動力。
8.根據權利要求7所述高效燃料電池，其特徵在於:所述容納腔還設置有溢流管，所述溢流管設置有溢流單向閥。
【文檔編號】H01M8/02GK104134808SQ201410383770
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】杜春平 申請人:杜春平