專利名稱：一種電化學(xué)電池例如燃料電池的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
WO03/23890公開了離子交換材料可基于親水聚合物制造，所述親水聚合物即本身能通過其分子結(jié)構(gòu)吸收和傳輸水的聚合物。該材料與氫-氧燃料電池關(guān)系尤為密切，因?yàn)楫a(chǎn)物水可被再分配，由此可避免膜的局部浸水(flooding)或干燥。基本有三種方式可使親水材料具有離子傳導(dǎo)性。
第一種方式為通過在離子活性單體溶液中共聚形成離子活性中心；該方法記載于WO03/23890。由于生成的聚合物中形成了強(qiáng)陰離子或強(qiáng)陽離子部分，使其可分別充當(dāng)陰離子交換(AE)或陽離子交換(CE)材料。
第二種方式為加入離子活性中心，例如通過磺化現(xiàn)有的聚合物分子(例如Nafion)或?qū)ΜF(xiàn)有的聚合物膜進(jìn)行接枝。
第三種方式為在酸或堿液中對(duì)親水材料進(jìn)行水合作用。親水材料例如HEMA(甲基丙烯酸2-羥乙酯)和MMA-VP(甲基丙烯酸甲酯-乙烯吡咯烷酮)本身沒有電性質(zhì)，如果在去離子蒸餾(DD)水中進(jìn)行水合，為良好的電阻。但如果將其在酸或堿溶液中進(jìn)行水合，則會(huì)變成良好的導(dǎo)體。該法的一個(gè)局限性在于傳導(dǎo)性隨著電解質(zhì)溶液洗去(washout)而下降，材料最終會(huì)變?yōu)殡姸栊浴＿@種洗去在電解槽中和在氫-氧燃料電池中尤其成問題，因?yàn)樵陔娊獠壑蟹磻?yīng)物水通常大量存在，而在氫-氧燃料電池中則生成水。
硼氫化鈉燃料電池也是已知的。硼氫化鈉燃料電池通常用堿溶液例如氫氧化鈉水溶液穩(wěn)定。
US58804329及US5948558記載了硼氫離子(BH4-)在陽極氧化產(chǎn)生電流的燃料電池。該燃料為溶液形式，例如硼氫化鈉溶液。相似類型的電池在WO-A-02/00950及WO-A-02/052664中也有公開。
有兩種方式可將硼氫離子氧化。當(dāng)使用酸性條件時(shí)，認(rèn)為硼氫離子氧化生成氫氣，氫氣而后被消耗(本申請(qǐng)中稱之為“d-型”方法)。在堿性條件下，認(rèn)為硼氫離子被直接消耗，即沒有中間產(chǎn)生氫氣(本申請(qǐng)中稱之為“D-型”方法)。d-型方式(約1.2V)較D-型方式(約1.6V)而言產(chǎn)生的電壓較低，因?yàn)闅錃獾霓D(zhuǎn)化過程消耗了部分能量。
盡管上述出版物提到了d-型及D-型電池，但幾乎沒有證據(jù)表明已生產(chǎn)出運(yùn)用任何一種機(jī)理的有效電池。事實(shí)上，看起來也沒有人實(shí)際運(yùn)行過一種D-型電池。
類似的問題在醇基燃料電池中也遇到過；至今仍在進(jìn)行不懈的努力以獲得一種可在接近其理論最大電壓或可接受水平的功率密度下運(yùn)行的系統(tǒng)。
另一個(gè)問題與電池中燃料的量隨著該電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而下降有關(guān)。該燃料消耗過程會(huì)一直持續(xù)到性能快速下降而電池最終停止運(yùn)行。此時(shí)，電池必須再加燃料。沒有關(guān)于何時(shí)燃料儲(chǔ)量低的預(yù)先警告。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面解決使親水材料具有傳導(dǎo)性的第三種方式的局限性，它基于這樣的認(rèn)識(shí)，即可在燃料(或其它可氧化組分)或氧化劑中包括摻雜材料，該材料可為酸性或堿性；事實(shí)上，已發(fā)現(xiàn)可在一種液體(例如氧化劑)中加入酸性材料并同時(shí)在另一種液體(例如燃料)中加入堿性材料。類似地，弱離子親水膜的傳導(dǎo)性也可通過使用這樣的燃料而提高。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種在電化學(xué)電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方法，所述電池包括由低離子傳導(dǎo)性的親水膜隔開的電極，所述方法包括將一種水溶液引入該電池中，該水溶液含燃料和/或氧化劑，二者之一或兩者都可包含電解質(zhì)；并在該電解質(zhì)存在下氧化該燃料。
本發(fā)明的另一方面是基于發(fā)現(xiàn)WO03/23890公開的AE膜材料為上述關(guān)于硼氫化物電池的問題的一種解決方案。具體而言，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)將該材料與堿性條件結(jié)合使用時(shí)，可促進(jìn)D-型硼化物氧化機(jī)制。
在該方面，燃料電池包括由陰離子交換膜隔開的電極，其中該膜包括含強(qiáng)陰離子基團(tuán)的親水聚合物，并且其中燃料為硼氫化物溶液或醇溶液。具體而言，電壓可通過在含有由陰離子交換膜隔開的電極的燃料電池中氧化燃料而產(chǎn)生，其中該膜包括含強(qiáng)陰離子基團(tuán)的親水聚合物，并且其中燃料為硼氫化物溶液或醇。
本發(fā)明也基于這樣的認(rèn)識(shí)，即當(dāng)需要加燃料或填滿時(shí)，可用燃料或添加的反應(yīng)物通過顏色變化進(jìn)行指示。例如，當(dāng)反應(yīng)時(shí)燃料或氧化劑可發(fā)生顏色變化。
因此，本發(fā)明還有一個(gè)方面為一種在電化學(xué)電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方法，所述電化學(xué)電池包括由離子交換膜隔開的電極，所述方法包括采用當(dāng)氧化或還原時(shí)能發(fā)生或呈現(xiàn)視覺外觀變化的反應(yīng)物，并對(duì)視覺外觀的任何變化進(jìn)行監(jiān)測。
本發(fā)明的再一個(gè)方面為一種包括由離子交換膜隔開的電極的電化學(xué)電池，其中該電池包括一種液體，所述液體包含當(dāng)氧化或還原時(shí)能發(fā)生或呈現(xiàn)視覺外觀變化的反應(yīng)物，并且其中所述電池包括觀察窗口，通過它可觀察到該液體的視覺外觀。
本發(fā)明的這些方面提供了一種電池壽命的簡單的視覺指示劑，對(duì)于具體的燃料電池，可控制燃料及氧化劑的量以使至少一種溶液中的顏色變化足以提供很快需要加料的指示。
具體實(shí)施方案親水材料可為離子惰性的，即其本身不具有電性質(zhì)。在這種情況下，離子活性是由電解質(zhì)賦予該材料的?；蛘撸撚H水材料可具有弱離子活性，在其結(jié)構(gòu)中包括陰離子或陽離子中心。其中，電解質(zhì)水溶液提高了該親水材料的離子活性。弱活性材料一般為這樣的材料，當(dāng)它在去離子蒸餾水中進(jìn)行水合時(shí)，顯示出的離子傳導(dǎo)率低于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)材料例如Nafion 117的傳導(dǎo)率的60％，一般低于50％。
或者，如PCT/GB2005/002356所公開的，膜可為一種含中性組分和/或AE組分和/或CE組分的復(fù)合結(jié)構(gòu)。其中一種離子活性材料任選地為固有的強(qiáng)離子傳導(dǎo)體。
親水材料可通過使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何適宜的方法獲得。例如，可根據(jù)WO03/23890所述方法形成弱離子活性材料，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過引證的方式納入本說明書。該材料優(yōu)選為親水聚合物，例如可通過單體聚合或共聚獲得的親水聚合物，所述單體例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、[2-(丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化銨或[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化銨，并且聚合物優(yōu)選為交聯(lián)的。例如，AE材料優(yōu)選為親水和疏水單體的共聚物，優(yōu)選的單體包括丙烯腈、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、甲基丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸甲酯。優(yōu)選地，強(qiáng)陰離子基團(tuán)為[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化銨、[2-(丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化銨、氫氧化鈉或氫氧化鉀，或者來源于上述物質(zhì)。尤其優(yōu)選的AE材料為本說明書表1中所公開的材料。
例如，溶液可包括反應(yīng)物例如液體燃料或氧化劑。適宜的燃料包括醇(例如甲醇和乙醇)和硼氫化物(例如硼氫化鈉)。液體氧化劑的一個(gè)實(shí)例為過氧化氫，另一實(shí)例為KMnO4。
燃料或其它可氧化的組分(例如電池是作為電解槽使用時(shí))可為氣態(tài)，但優(yōu)選為液態(tài)，并且可能需要系統(tǒng)是不可壓縮的。水的存在使得可將燃料和/或氧化劑輸送到親水膜中。
電解質(zhì)可以是酸性或堿性的。適宜的電解質(zhì)的實(shí)例包括甲苯磺酸(TSA)、乙烯基磺酸、丙烯酰胺基-(2-甲基)丙磺酸(AMPSA)、氫氧化鈉或氫氧化鉀。當(dāng)反應(yīng)物為醇或硼氫化物時(shí)，優(yōu)選電解質(zhì)為堿，例如氫氧化鈉或氫氧化鉀。所需電解質(zhì)的濃度對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是明顯的，而且是可控制的，例如通過控制向電池中的輸入。
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，當(dāng)燃料為硼氫化物溶液時(shí)，根據(jù)使用的條件，電池可通過d-型或D-型機(jī)理運(yùn)行。d-型機(jī)理可簡單地通過在陽極使用鉑催化劑實(shí)現(xiàn)。至于D-型系統(tǒng)，優(yōu)選使用金催化劑并且硼氫化物溶液為堿溶液，優(yōu)選包含氫氧化鉀或氫氧化鈉。
當(dāng)燃料為醇燃料時(shí)，則優(yōu)選該醇為甲醇或乙醇，優(yōu)選醇處在堿性溶液中。適宜的燃料可通過酸或堿的存在而穩(wěn)定。例如，燃料可在膜的一側(cè)用堿穩(wěn)定并且/或者氧化劑可在膜的另一側(cè)用酸穩(wěn)定。但更一般地說，膜的任一側(cè)或兩側(cè)的液體可為酸性或堿性。
如果電解質(zhì)和燃料之一為帶電的，電池的行為與其含有簡單的酸或堿膜時(shí)的行為相似。如果兩者都帶電，則會(huì)產(chǎn)生復(fù)合的效果。
如上所述，本發(fā)明的一方面涉及顏色的改變?？砂l(fā)生顏色變化的反應(yīng)物可以是液體燃料。醇燃料例如甲醇或乙醇水溶液被氧化后形成二氧化碳及其他物質(zhì)。隨著該燃料的氧化，醇和氫氧化鈣的溶液會(huì)變得渾濁，因?yàn)樯傻亩趸寂c氫氧化鈣反應(yīng)形成了碳酸鈣。因而，在這種情況下，顏色的變化是一種渾濁性的變化。
作為以上所述方案的替代或補(bǔ)充，反應(yīng)物可以是一般以液態(tài)存在的氧化劑。高錳酸鉀的堿溶液當(dāng)氧化時(shí)，隨著錳酸根離子的形成會(huì)發(fā)生從紫色到綠色的變化。如果該溶液是酸性的，則會(huì)生成無色溶液。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，反應(yīng)物可以自身改變顏色或是就地(in situ)引起顏色的變化。
燃料電池可以為一個(gè)或一組膜-電極組件(MEA)的形式。生產(chǎn)該設(shè)備的方法公開于WO-A-03/23890。
以下實(shí)施例示例性說明本發(fā)明。
材料在此用到的縮寫及材料有丙烯腈(AN)1-乙烯基-2-吡咯烷酮(VP)甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)甲基丙烯酸甲酯(MMA)[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化銨(BA)[2-(丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化銨(BN)丙烯酸二甲基氨基乙酯(BE)乙烯芐基三甲基氯化銨(BV)氫氧化鈉(BS)氫氧化鉀(BP)HPLC級(jí)水(R)甲基丙烯酸烯丙酯(X)偶氮二異丁腈(Z)制備了12種AE膜材料，材料中具有多種永久聚合的堿性部分。所述AE材料的組成如下表1


表1中，詞尾“g”和“t”分別表示通過γ射線照射和通過熱處理進(jìn)行固化。所有的單位均為克。
實(shí)施例1d-型硼氫化物燃料電池在2M的氫氧化鉀溶液中水合的材料樣品5g用作硼氫化物燃料電池的膜。該電池具有如下特性及組分活性面積 3.142cm2陽極/陰極催化劑 Pt黑，5mg/cm2Nafion溶液處理(Lynntech)電極 0.35mm ELAT石墨化炭布集電器0.85mm不銹鋼網(wǎng)通過將1g硼氫化鈉溶解在100g水中制備燃料溶液。15分鐘后，可看到在混合器壁上有小的氣泡，假定這是由氫氣的緩慢轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的。
而后將約10ml硼氫化鈉溶液直接引入燃料電池的陽極室。將氧氣供入陰極室。燃料及氧化劑都不進(jìn)行循環(huán)。開路電壓很快攀升到0.9495V。先將該電池通過一定范圍的不同電阻進(jìn)行一系列的短路測試，然后進(jìn)行極化測試。結(jié)果如

圖1和表2所示。
表2

該電池顯示出比預(yù)想更好的性能。在極化過程中在53.8mA/cm2記錄到最大功率密度36.6mW/cm2，在241mA/cm2記錄到瞬時(shí)最大功率密度98.4mW/cm2。極化曲線的電壓曲線顯示出三個(gè)特征區(qū)域，常稱為(i)活化區(qū)(kinetic region)，(ii)電阻區(qū)(resistive region)和(iii)傳質(zhì)限制區(qū)。特別關(guān)注的是傳質(zhì)區(qū)域，該區(qū)域具有在較高電流密度時(shí)電壓逐漸變小的特征。
還進(jìn)行了另外一個(gè)系列的短路測試，用來揭示在電流密度較高時(shí)瞬時(shí)功率響應(yīng)的更多情況。假定諸如此類的快速短路測試只利用已存在于膜表面的燃料，而不依賴于透過集電器和電極結(jié)構(gòu)的其它燃料。
結(jié)果示于圖2。每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都來自獨(dú)立的快速測試，在進(jìn)行下一測試前使開路電壓攀升0.9V。本輪測試進(jìn)行完后開路電壓的值為0.9793V。
測試過程中可看到假定為氫氣的小氣泡在陽極室中緩慢形成。這表明盡管直接將硼氫化鈉溶液引入，但燃料電池實(shí)際上是依靠陽極催化劑產(chǎn)生的氫氣運(yùn)行的。
然后制得在2M的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行預(yù)處理后的材料樣品5g并用來代替電池中現(xiàn)有的膜。這對(duì)電流和功率密度顯示出了正效應(yīng)。第一次將燃料供入電池中時(shí)，開路電壓很快上升到0.921V。進(jìn)行了一系列的短路測試以評(píng)價(jià)瞬時(shí)功率響應(yīng)。從電池獲得的最大電流超過1.5A，該值相當(dāng)于478.9mA/cm2。在307.4mA/cm2時(shí)獲得最大瞬時(shí)功率密度136.7mW/cm2。
實(shí)施例2D-型硼氫化物燃料電池使用了一種與實(shí)施例1相類似的燃料電池，其含有一種下述規(guī)格的金網(wǎng)陽極催化劑純度 99.99％絲徑 0.060mm孔徑尺寸 0.25mm有效篩孔面積 65％對(duì)4g和6g膜材料進(jìn)行測試，所用燃料為2M氫氧化鈉溶液中10重量％的硼氫化鈉。
用4g材料所獲得的最大開路電壓(OCV)為1.5182。使用6g材料所獲得的OCV為1.5296。這些結(jié)果表明由于親水膜材料的堿性阻止了轉(zhuǎn)化為“逸出的”氫。將該環(huán)境與金催化劑相結(jié)合足以使硼氫化鈉直接氧化，即通過D-型機(jī)理。
實(shí)施例3醇燃料電池設(shè)計(jì)了一種燃料電池以評(píng)價(jià)用甲醇和乙醇為燃料時(shí)實(shí)施例1的材料。該電池具有下述特征活性面積 3.142cm2陽極催化劑 Pt:Ru黑，5mg/cm2Nafion溶液處理(Lynntech)陰極催化劑 Pt黑，5mg/cm2Nafion溶液處理(Lynntech)電極 ELAT石墨化炭布，標(biāo)稱厚度0.35mm集電器 不銹鋼網(wǎng)，標(biāo)稱厚度0.85mm在電池的陽極中依次裝入各種燃料，包括氫氣。這可通過將短硅氧烷管與陽極的進(jìn)口和出口相連，通過一注射器直接將液體燃料注入實(shí)現(xiàn)。當(dāng)空氣為氧化劑時(shí)，陰極室保持向大氣敞開。當(dāng)使用氫氣和氧氣時(shí)，其以略微高于大氣壓的壓力通過一小型電解槽提供。燃料及氧化劑均不進(jìn)行循環(huán)。所有測試均在室溫下進(jìn)行。
記錄每一個(gè)系統(tǒng)的極化曲線，在可能的情況下將電池短路以便能測到最大瞬時(shí)電流密度。結(jié)果示于圖3和4及表3。
表3

很顯然測試的電池對(duì)于所有的燃料都成功運(yùn)行。在燃料中添加氫氧化鉀導(dǎo)致性能得到最大提高，功率密度提高到7倍。開路電壓為1.175V，該值非常高，接近于甲醇燃料可獲得的理論最大值1.21V。
還使用2g、4g和5g材料運(yùn)行了直接甲醇進(jìn)料(DMF)電池，并使用4g和5g材料運(yùn)行了直接乙醇進(jìn)料(DEF)電池。兩種方式中，通過用堿溶液例如2M的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液對(duì)AE樣品進(jìn)行預(yù)處理都獲得了顯著的效果。
圖5所示為依次使用甲醇和乙醇基燃料時(shí)，使用了在2M的氫氧化鈉中水合過的4g AE樣品的燃料電池所獲得的結(jié)果。甲醇進(jìn)料電池在52mA/cm2時(shí)功率密度為12mW/cm2，乙醇進(jìn)料電池在54mA/cm2時(shí)功率密度為17mW/cm2。
進(jìn)一步測試了使用經(jīng)多種方式處理的4g AE的乙醇進(jìn)料電池，產(chǎn)生如表4所示的結(jié)果。
表4

其它材料根據(jù)WO03/23890所述方法制備了四種親水膜材料(A到D)。每種材料的組成示于下面的表5中。材料A和B由于在制備過程中使用的三甲基氯化銨溶液的濃度低而呈弱離子活性AE材料。材料C和D為離子惰性的。
表5


實(shí)施例4一種含有膜材料A的燃料電池用2M的乙醇運(yùn)行。而后該電池又用摻雜2M NaOH的2M乙醇運(yùn)行。如表6所示，在燃料中添加2M NaOH后電池的性能提高了。
表6

實(shí)施例5一種含有膜材料B的燃料電池使用三種不同的燃料運(yùn)行氫氣、4M的甲醇及摻雜4M KOH的4M甲醇。所有情況下使用的氧化劑均為氧氣。表7清楚地顯示出在甲醇燃料中添加KOH對(duì)性能有正面的影響。
表7

實(shí)施例6一種含有膜材料C的4M的甲醇燃料電池產(chǎn)生0.0006875mW/cm2的峰值功率密度，即基本無效。使用材料D時(shí)得到了類似的結(jié)果。在燃料中添加NaOH對(duì)性能產(chǎn)生了顯著的影響，產(chǎn)生的峰值功率密度超過1mW/cm2，峰值電流密度為9.8mA/cm2并且瞬時(shí)峰值電流密度為30mA/cm2。
實(shí)施例7將摻雜2M氫氧化鉀的1重量％的硼氫化鈉溶液(燃料)及摻雜2M氫氧化鉀的1重量％的高錳酸鉀溶液(氧化劑)供給含陰離子SPE的燃料電池。
極化數(shù)據(jù)示于圖6。該電池可獲得1.5V的OCV。氧化劑溶液的顏色為紫色，但最后開始變成綠色，表明很快需要加燃料或加滿。該顏色的變化是由于高錳酸根離子還原所形成的錳酸根離子。
實(shí)施例8含陽離子SPE的燃料電池用1重量％的硼氫化鈉溶液(燃料)及摻雜0.1M硫酸的1重量％的高錳酸鉀溶液(氧化劑)運(yùn)行。
極化數(shù)據(jù)示于圖7。該電池獲得2V的OCV。該氧化劑溶液的顏色從紫色變成無色，提供了需要加燃料或加滿的預(yù)先警告。
實(shí)施例9含陰離子SPE的燃料電池用摻雜氫氧化鈣溶液的2M甲醇溶液(燃料)及1重量％的過氧化氫溶液(氧化劑)運(yùn)行。
燃料從清澈變?yōu)榛鞚幔峁┝诵枰尤剂匣蚣訚M的預(yù)先警告。混濁度的變化是由于氫氧化鈣和二氧化碳反應(yīng)形成了碳酸鈣的緣故，其中二氧化碳為甲醇氧化的一種產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種在電化學(xué)電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方法，所述電化學(xué)電池包括由可吸納電解質(zhì)的膜隔開的電極，該方法包括將可氧化的組分及電解質(zhì)引入電池中，并在酸或堿存在下將燃料氧化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該膜是離子惰性的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該膜在不存在該引入的組分時(shí)具有相對(duì)較低的傳導(dǎo)性。
4.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該膜的離子傳導(dǎo)性低于Nafion 117的離子傳導(dǎo)性的60％。
5.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中氧化步驟包括引入液體氧化劑。
6.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該可氧化的組分及該氧化劑之一包含酸并且另一個(gè)包含堿。
7.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該可氧化的組分為醇燃料或硼氫化物燃料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該燃料為甲醇、乙醇或硼氫化鈉。
9.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該電解質(zhì)為堿性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該電解質(zhì)為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
11.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該電池為一個(gè)或一組膜-電極組件(MEA)的形式。
12.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該膜可為中性材料和AE材料和CE材料的任何結(jié)合形式的復(fù)合膜。
13.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的方法，其中該陽極包含催化劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中該催化劑包含鉑。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中該催化劑包含金。
16.一種在電化學(xué)電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方法，所述電化學(xué)電池包括由離子交換膜隔開的電極，該方法包括采用在氧化或還原時(shí)能發(fā)生或呈現(xiàn)視覺外觀變化的反應(yīng)物；并監(jiān)測任何視覺外觀的變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該反應(yīng)物為燃料或存在于燃料中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中該燃料為醇。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該醇存在于含氫氧化鈣的水溶液中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的方法，其中該醇為甲醇或乙醇。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20中任一權(quán)利要求的方法，其中該反應(yīng)物為氧化劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該氧化劑為高錳酸鉀水溶液。
23.根據(jù)權(quán)利要求16到22中任一權(quán)利要求的方法，其中該電池為一個(gè)或一組膜-電極組件(MEA)的形式。
24.一種包括由離子交換膜隔開的電極的電化學(xué)電池，其中該電池包括一種液體，該液體包含當(dāng)氧化或還原時(shí)能發(fā)生或呈現(xiàn)視覺外觀變化的反應(yīng)物，并且其中該電池包括觀察窗口，通過它可觀察到該液體的視覺外觀。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的電池，其如權(quán)利要求17到23中任一權(quán)利要求所定義。
全文摘要
一種在電化學(xué)電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方法，所述電化學(xué)電池包括由可吸納電解質(zhì)的膜隔開的電極，該方法包括將燃料或其它可氧化的組分和電解質(zhì)引入電池，并在酸或堿存在下氧化該燃料。作為替代或補(bǔ)充，燃料的使用可通過采用在氧化或還原時(shí)能發(fā)生或呈現(xiàn)視覺外觀變化的反應(yīng)物來監(jiān)測；并監(jiān)測任何視覺外觀的變化。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101057362SQ200580038994
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者D·J·海格特, S·伯恩, S·D·斯考特羅夫特 申請(qǐng)人:Itm燃料電池有限公司