專利名稱：使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器。
背景技術(shù)：
應(yīng)用氫能燃料發(fā)電技術(shù)的方法有購買成品氫能燃料電池及儲氫合金或使用硼氫化鈉(NaBH4)制氫并供給氫能燃料電池使用，但此方法的缺點(diǎn)為硼氫化鈉(NaBH4)價格較高，較難普及。儲氫合金內(nèi)儲存的氫氣使用完畢后必須用高壓重新充入氫氣，因此需要制氫機(jī)及充氣工具，十分繁瑣。另外，制氫機(jī)的缺點(diǎn)是無法攜帶使用，必須使用外接電源。制氫劑由鋁(Al)、生石灰(CaO)、氫氧化鈉(NaOH)等成分組成并已取得韓國專利及澳大利亞專利，專利號分別為10-0803074及2008227365。此技術(shù)可在短時間內(nèi)生成大量氫氣，但缺點(diǎn)為需要儲氫罐及其相關(guān)設(shè)施儲存氫氣，并且設(shè)備本身的體積和重量較大，無法攜帶使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器， 本發(fā)明為制氫與高分子氫能燃料電池相結(jié)合的一體機(jī)，攜帶使用方便。反應(yīng)不激烈，
本發(fā)明的技術(shù)方案是
本發(fā)明為使反應(yīng)不激烈，制氫劑中混有含直徑為廣5mm的含鋁固體顆粒，反應(yīng)較緩慢。 因此制氫劑與水反應(yīng)后產(chǎn)生氫氣，可根據(jù)高分子氫能燃料電池的容量大小供給其一定量的氫氣。燃料電池產(chǎn)生電能后通過自身的自動調(diào)節(jié)裝置及直流電能轉(zhuǎn)換器來調(diào)節(jié)電能并儲存到超級電容中，電能可以USB輸出的形式使用。一種使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，包括反應(yīng)室(7)、膠管 (9 )以及設(shè)置在整體(2 )內(nèi)的高分子氫能燃料電池(11 )>DC-DC電路板(12 )、超級電容(15 )、 USB輸出端口(14)、三通管(16)、四通管(18)和排氣閥(19)，反應(yīng)室(7)內(nèi)設(shè)有制氫劑(6)， 反應(yīng)室(7)上設(shè)有上蓋(1)，制氫劑(6)浸入在水(5)中，水(5)的高度不超過水位線(4)，反應(yīng)室(7 )通過膠管(9 )連接高分子氫能燃料電池(11)，高分子氫能燃料電池(11)的電能輸出端通過DC-DC電路板(12)連接超級電容(15)，超級電容(15)連接USB輸出端口( 14)。所述使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器還包括三通管(16)、四通管(18)和排氣閥(19)，三通管(16)連通膠管(9)和高分子氫能燃料電池(11)，高分子氫能燃料電池(11)的出口及排氣閥(19)與四通管(18)連接。所述反應(yīng)室(7 )與高分子氫能燃料電池(11)之間設(shè)有手動閥17。所述上蓋(1)內(nèi)部設(shè)有支撐桿(8 )。所述上蓋(1)的內(nèi)部設(shè)有橡膠圈(10)。所述制氫劑(6)包含直徑廣5mm的含鋁固體顆粒。所述DC-DC電路板(12)包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)、微控制器單元(21)、電源(22)、)、電壓電流溫度采集信號線(25)、燃料電池控制線號線(26)和輸出控制器(27)，所述微控制器單元(21)與包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)和和輸出控制器(27)連接，包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)通過和輸出控制器(27)連接超級電容(15)，超級電容(15)連接USB輸出端口(14)，微控制器單元(21)分別通過電壓電流溫度采集信號線(25)和燃料電池控制線號線(26)連接高分子氫能燃料電池(11)。燃料電池控制線號線(26)提供燃料電池激活、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以及溫度的控制信號。所述DC-DC電路板(12)還包括與微控制器單元(21)連接的重啟鍵(13 )和LED指示燈(M)。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器體積小巧、重量輕便，適用于便攜式用的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明并非使用粉末狀制氫劑而是使用固體顆粒制氫劑，制氫劑與水反應(yīng)后生成氫氣，根據(jù)氫能燃料電池的容量用一定速度把氫氣供給氫能燃料電池使用。制氫劑可制成各種尺寸的顆粒，不需要儲氫罐及附加裝置。因此，適用本技術(shù)可簡化氫能燃料電池系統(tǒng)， 減輕重量，使其小型化。本發(fā)明并非使用傳統(tǒng)的高壓氫氣瓶(1(T70 Mpa)或儲氫合金供氫，而是使用攜帶運(yùn)輸及生產(chǎn)都安全、方便的制氫劑。為使水與制氫劑在任意地點(diǎn)安全、方便地使用，本發(fā)明為制氫與燃料電池一體化裝置，可作為備用電源及在無電網(wǎng)地區(qū)使用，亦可為手機(jī)、攜帶式 MP3等小型電器充電。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為能量密度為鉛蓄電池的約沈倍，為鋰電池的約7 倍，能量使用效率更高，總的來說本發(fā)明是一款無污染綠色低碳的高分子氫能燃料電池發(fā)電器。


圖1是本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的DC-DC電路板的電路原理框圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的氫氣發(fā)生量曲線圖。圖中1為上蓋、2為整體、3為后蓋、4為水位線、5為水、6為制氫劑、7為反應(yīng)室、 8為支撐桿、9為膠管、10為橡膠圈、11為高分子氫能燃料電池、12為DC-DC電路板、13為重啟鍵、14為USB輸出端口、15為超級電容、16為三通管、17為手動閥、18為四通管、19為排氣閥、20為直流電能轉(zhuǎn)換器、21為微控制器單元、22為電源、24為LED指示燈、25為電壓電流溫度采集信號線、26為燃料電池控制線號線、27為輸出控制器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
一種使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，包括反應(yīng)室(7)、膠管(9) 以及設(shè)置在整體(2 )內(nèi)的高分子氫能燃料電池(11)、DC-DC電路板(12 )、超級電容(15 )、USB 輸出端口(14)、三通管(16)、四通管(18)和排氣閥(19)，反應(yīng)室(7)內(nèi)設(shè)有制氫劑(6)，反應(yīng)室(7)上設(shè)有上蓋(1)，制氫劑(6)浸入在水(5)中，水(5)的高度不超過水位線(4)，反應(yīng)室(7)通過膠管(9)連接高分子氫能燃料電池(11)，高分子氫能燃料電池(11)的電能輸出端通過DC-DC電路板(12)連接超級電容(15)，超級電容(15)連接USB輸出端口( 14)。所述使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器還包括三通管(16)、四通管(18)和排氣閥(19)，三通管(16)連通膠管(9)和高分子氫能燃料電池(11)，高分子氫能燃料電池(11)的出口及排氣閥(19)與四通管(18)連接。反應(yīng)室(7)與高分子氫能燃料電池(11)之間設(shè)有手動閥17。上蓋(1)內(nèi)部設(shè)有支撐桿(8)。上蓋(1)的內(nèi)部設(shè)有橡膠圈(10)。制氫劑(6)包含直徑廣5mm的含鋁固體顆粒。DC-DC電路板(12)包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)、微控制器單元(21)、電源(22)、)、 電壓電流溫度采集信號線(25)、燃料電池控制線號線(26)和輸出控制器(27)，所述微控制器單元(21)與包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)和和輸出控制器(27)連接，包括直流電能轉(zhuǎn)換器 (20)通過和輸出控制器(27)連接超級電容(15)，超級電容(15)連接USB輸出端口(14)，微控制器單元(21)分別通過電壓電流溫度采集信號線(25 )和燃料電池控制線號線(26 )連接高分子氫能燃料電池(11)。燃料電池控制線號線(26 )提供燃料電池激活、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以及溫度的控制信號。DC-DC電路板的一個用途是將高分子氫能燃料電池(11)產(chǎn)生的直流電能調(diào)制后以直流形式輸出。DC-DC電路板(12)還包括與微控制器單元(21)連接的重啟鍵(13)和LED指示燈 ⑵)。
圖1、圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖1中手動閥17的作用是氫氣(H2)由反應(yīng)室7中產(chǎn)生，在供給高分子氫能燃料電池(PEMFC)Il之前通過手動閥17調(diào)節(jié)壓力。制氫劑6放入反應(yīng)室7時，固定在所述上蓋1內(nèi)部的支撐桿8的作用是使制氫劑浸入水5中。膠管9可使氫氣順利供應(yīng)至高分子氫能燃料電池11。橡膠圈10組裝于所述上蓋1的內(nèi)部，作用是為防止氫氣泄漏。如給高分子氫能燃料電池11供氫即可產(chǎn)生電能以供使用。如圖2所示，高分子氫能燃料電池11附帶有DC-DC電路板12，可調(diào)節(jié)燃料電池產(chǎn)生的電能。因此，圖3為DC-DC電路板12的補(bǔ)充說明。如圖3所示，DC-DC電路板12包含有直流電能轉(zhuǎn)換器(DC—DC Convertor)及超級電容15。此時直流電能轉(zhuǎn)換器根據(jù)使用目的適量轉(zhuǎn)換高分子氫能燃料電池11發(fā)出的電能，隨后電能先被儲存到超級電容15中，然后通過USB輸出端口 14使用，USB輸出端口 14可提供5V、0.8A的電能。供氫至高分子氫能燃料電池11并使其發(fā)電后的副產(chǎn)物為水(H20)，排氣閥19作用是自動把產(chǎn)生的水排到本發(fā)明的小型發(fā)電器的外部。三通管16分別傳輸氫氣至高分子氫能燃料電池11。四通管18連接在高分子氫能燃料電池11的出口及排氣閥19上，排出所產(chǎn)生的水。本發(fā)明所述制氫劑6并非傳統(tǒng)的粉末狀態(tài)而是固體顆粒狀，可有效防反應(yīng)室7內(nèi)的壓力瞬間上升，在一定時間內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生一定量的氫氣以供使用。圖4為開始反應(yīng)及一定時間之后結(jié)束時制氫反應(yīng)一直以平穩(wěn)狀態(tài)進(jìn)行的曲線圖。如圖4所示，固體顆粒樣本為20 克，X軸為反應(yīng)時間，單位為秒，Y軸為產(chǎn)氫量，單位為SCCM是體積流量單位，英文全稱 standard-state cubic centimeter per minute0本發(fā)明為使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器。其主要內(nèi)容為制氫劑與水反應(yīng)后生成氫氣，把一定量的氫氣供給氫能燃料電池，使其產(chǎn)生電能。制氫劑與水(H20)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣(H2)時，并非通過強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)瞬時生成大量氫氣，而是根據(jù)氫能燃料電池的容量，按一定比例生成氫氣后供給氫能燃料電池使用。在本發(fā)明中生成的氫氣(H2) 供給氫能燃料電池使用時會攜帶少量水蒸氣，為使氫能燃料電池接收到干燥的氫氣，氫氣在進(jìn)氫能燃料電池之前必須經(jīng)過含有防水透氣膜及吸水劑的干燥管。由此氫能燃料電池才能接收到純凈干燥的氫氣。本發(fā)明不使用外接氫氣，而是在自身內(nèi)部產(chǎn)生氫氣并供給氫能燃料電池使用。因此本發(fā)明對使用地點(diǎn)并無要求，可適用于任何地點(diǎn)。
因此，本發(fā)明的特征是水及制氫劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不限使用地點(diǎn)，可根據(jù)高分子氫能燃料電池的容量隨意調(diào)節(jié)制氫劑的大小與形狀。本發(fā)明不使用鋁粉，而是使用含直徑廣5mm 的含鋁固體顆粒。與粉劑相比，含鋁固體顆粒反應(yīng)并不激烈，可根據(jù)一定量在一定時間內(nèi)按一定比例產(chǎn)生氫氣。本發(fā)明的核心是制氫劑的成分。制氫劑由鋁、生石灰(CaO)、氫氧化鈉(NaOH)等成分組成并已取得韓國專利及IP澳大利亞專利，專利號分別為10-0803074及 2008227365。此技術(shù)可在短時間內(nèi)生成大量氫氣，但缺點(diǎn)為需要儲氫罐及其相關(guān)設(shè)施儲存氫氣，并且設(shè)備本身的體積和重量較大，無法攜帶使用。如使用本發(fā)明可使上述缺點(diǎn)得到改
口 ο 上面所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征是包括反應(yīng)室(7) 、膠管(9)以及設(shè)置在整體(2)內(nèi)的高分子氫能燃料電池(11)、DC-DC電路板(12)、超級電容(15)、USB輸出端口(14)、三通管(16)、四通管(18)和排氣閥(19)，反應(yīng)室(7)內(nèi)設(shè)有制氫劑(6)，反應(yīng)室(7)上設(shè)有上蓋(1)，反應(yīng)室(7)通過膠管(9)連接高分子氫能燃料電池 (11)，高分子氫能燃料電池(11)的電能輸出端通過DC-DC電路板(12)連接超級電容(15)， 超級電容(15)連接USB輸出端口(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器還包括三通管(16)、四通管 (18)和排氣閥(19)，三通管(16)連通膠管(9)和高分子氫能燃料電池(11)，高分子氫能燃料電池(11)的出口及排氣閥(19)與四通管(18)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述反應(yīng)室(7)與高分子氫能燃料電池(11)之間設(shè)有手動閥17。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述上蓋(1)內(nèi)部設(shè)有支撐桿(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述上蓋(1)的內(nèi)部設(shè)有橡膠圈(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述制氫劑(6)包含直徑廣5mm的含鋁固體顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述DC-DC電路板(12)包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)、微控制器單元(21)、電源(22)、)、 電壓電流溫度采集信號線(25 )、燃料電池控制線號線(26 )和輸出控制器(27 )，所述微控制器單元(21)與包括直流電能轉(zhuǎn)換器(20)和和輸出控制器(27)連接，包括直流電能轉(zhuǎn)換器 (20)通過和輸出控制器(27)連接超級電容(15)，超級電容(15)連接USB輸出端口(14)，微控制器單元(21)分別通過電壓電流溫度采集信號線(25 )和燃料電池控制線號線(26 )連接高分子氫能燃料電池(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征在于所述DC-DC電路板(12)還包括與微控制器單元(21)連接的重啟鍵(13 )和LED指示燈m)。
全文摘要
一種使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器，其特征是包括反應(yīng)室(7)、膠管(9)以及設(shè)置在整體(2)內(nèi)的高分子氫能燃料電池(11)、DC-DC電路板(12)、超級電容(15)、USB輸出端口(14)、三通管(16)、四通管(18)和排氣閥(19)。本發(fā)明的使用制氫劑及攜帶式高分子燃料電池的小型發(fā)電器體積小巧、重量輕便，適用于便攜式用的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明并非使用粉末狀制氫劑而是使用固體顆粒制氫劑，制氫劑與水反應(yīng)后生成氫氣，根據(jù)氫能燃料電池的容量用一定速度把氫氣供給氫能燃料電池使用。制氫劑可制成各種尺寸的顆粒，不需要儲氫罐及附加裝置。因此，適用本技術(shù)可簡化氫能燃料電池系統(tǒng)，減輕重量，使其小型化。
文檔編號H01M8/06GK102324794SQ20111024084
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者樸廷泰, 王紀(jì)忠, 王靖 申請人:江蘇中靖新能源科技有限公司