高效燃料電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種高效燃料電池，包括用于容納電解溶液的容納腔、陽(yáng)極和陰極，所述陰極和陽(yáng)極均設(shè)置于容納腔內(nèi)，所述陽(yáng)極為柱狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部設(shè)置有反應(yīng)腔，所述陰極設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)的一端端部，反應(yīng)氣體從反應(yīng)腔的兩端進(jìn)入到反應(yīng)腔內(nèi)，本發(fā)明的高效燃料電池，電能的轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到70-80％，大大減少燃料氣體的浪費(fèi)，節(jié)省資源。
【專利說明】高效燃料電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池，尤其涉及一種高效燃料電池。

【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，由于中間不需要經(jīng)過燃燒過程，能量轉(zhuǎn)化率較高，能夠達(dá)到45-60%，安裝方式靈活，更為重要的是環(huán)境污染少，因此逐漸被廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的燃料電池一般采用燃料氣體(比如氫氣、甲烷等)和氧氣(氧氣可以采用空氣代替)來參與反應(yīng)發(fā)電，雖然現(xiàn)有的燃料電池相對(duì)于火力發(fā)電和核電(這兩種發(fā)電方式的轉(zhuǎn)換效率在30-40% )效率大大提高，但是現(xiàn)有的燃料電池的轉(zhuǎn)換效率仍然較為低下，而且溶液造成未反應(yīng)完的燃料氣體浪費(fèi)，從而造成資源的浪費(fèi)。
[0004]因此，需要提出一種新的燃料電池，相對(duì)于傳統(tǒng)的燃料電池能夠大大提高電能轉(zhuǎn)化率，減少燃料氣體的浪費(fèi)，節(jié)省資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種高效燃料電池，相對(duì)于傳統(tǒng)的氫氧燃料電池能夠大大提高電能轉(zhuǎn)化率，減少燃料氣體的浪費(fèi)，節(jié)省資源。
[0006]本發(fā)明提供的一種高效燃料電池，包括用于容納電解溶液的容納腔、陽(yáng)極和陰極，所述陰極和陽(yáng)極均設(shè)置于容納腔內(nèi)，所述陽(yáng)極為柱狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部設(shè)置有反應(yīng)腔，所述陰極設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)的一端端部，反應(yīng)氣體從反應(yīng)腔的兩端進(jìn)入到反應(yīng)腔內(nèi)。
[0007]進(jìn)一步，所述反應(yīng)腔為內(nèi)徑由陽(yáng)極的中部到兩端逐漸減小的結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)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(nèi)徑逐漸減小且沉腔底部設(shè)置有為外部連通的通孔。
[0009]進(jìn)一步，所述容納腔為“回”形結(jié)構(gòu)，所述容納腔設(shè)置有空氣或氧氣的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口位于陽(yáng)極的反應(yīng)腔的前端端口處。
[0010]進(jìn)一步，所述燃料電池還設(shè)置有循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置包括用于使電解溶液循環(huán)運(yùn)動(dòng)且使空氣或氧氣進(jìn)入到反應(yīng)腔的葉輪和用于向葉輪提供動(dòng)力的電機(jī)，所述葉輪設(shè)置于所述反應(yīng)腔的前端端口處，所述電機(jī)設(shè)置于容納腔外。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述反應(yīng)腔的前端部側(cè)壁向內(nèi)凸起形成環(huán)狀凸起。
[0012]進(jìn)一步，所述燃料電池還包括用于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(jī)提供動(dòng)力。
[0013]進(jìn)一步，所述容納腔還設(shè)置有溢流管，所述溢流管設(shè)置有溢流單向閥。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的高效燃料電池，能夠大大提高電能轉(zhuǎn)化率，電能的轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到70-80%，大大減少燃料氣體的浪費(fèi)，節(jié)省資源；而且能夠有效提高單體電池的功率；并且通過循環(huán)裝置的作用，能夠有效防止電解溶液和電解溶液內(nèi)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(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種高效燃料電池，包括用于容納電解溶液(比如氫氧化鉀溶液)的容納腔1、陽(yáng)極2和陰極3，所述陰極3和陽(yáng)極2均設(shè)置于容納腔I內(nèi)，所述陽(yáng)極2為柱狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部設(shè)置有反應(yīng)腔4，所述陰極3設(shè)置于反應(yīng)腔4內(nèi)的一端端部，反應(yīng)氣體從反應(yīng)腔4的兩端進(jìn)入到反應(yīng)腔4內(nèi)，本發(fā)明的高效燃料電池，將陰極置于陽(yáng)極內(nèi)部反應(yīng)，有效避免陰極提供的電子流失，并且在反應(yīng)腔中形成高壓，能夠大大提高電能轉(zhuǎn)化率，電能的轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到70-80%，大大減少燃料氣體的浪費(fèi)，節(jié)省資源，在本實(shí)施例中，以氫氣作為燃料氣體為例。
[0018]本實(shí)施例中，所述反應(yīng)腔4為內(nèi)徑由陽(yáng)極2的中部到兩端逐漸減小的結(jié)構(gòu)，為了表述方便，以圖1所示的方向來進(jìn)行描述，所述陰極3設(shè)置于反應(yīng)腔4內(nèi)前端端口處，通過上述結(jié)構(gòu)，能夠保證當(dāng)氧氣進(jìn)入到反應(yīng)腔后，能夠進(jìn)行充分的氧化反應(yīng)，提高電能的轉(zhuǎn)化率，并且通過將陰極置于反應(yīng)腔內(nèi)，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(jìn)而提高燃料電池的功率。
[0019]本實(shí)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(nèi)徑逐漸減小且沉腔5底部設(shè)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(yīng)腔4的前端端口的方向設(shè)置，通過上述結(jié)構(gòu)形成噴嘴的結(jié)構(gòu)，能夠使進(jìn)入到沉腔的氫氣進(jìn)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(zhuǎn)化率，并且有助于電池的輸出電流的增大，進(jìn)而提高燃料電池的輸出功率。
[0020]本實(shí)施例中，所述容納腔I為“回”形結(jié)構(gòu)，所述容納腔I設(shè)置有空氣或氧氣的進(jìn)氣口 8，所述進(jìn)氣口 8位于陽(yáng)極2的反應(yīng)腔4的前端端口處，如圖1所示，所述進(jìn)氣口 8位于反應(yīng)腔4的右端端口處，采用這種結(jié)構(gòu)，利于循環(huán)裝置將氧氣送入到反應(yīng)腔中進(jìn)行反應(yīng)，而且利于電解溶液(比如氫氧化鉀溶液)在容納腔中循環(huán)，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(xiàn)沉降現(xiàn)象而影響電能的轉(zhuǎn)化率。
[0021]本實(shí)施例中，所述燃料電池還設(shè)置有循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置包括用于使電解溶液循環(huán)運(yùn)動(dòng)且使空氣或氧氣進(jìn)入到反應(yīng)腔4的葉輪9和用于向葉輪9提供動(dòng)力的電機(jī)10，所述葉輪9設(shè)置于進(jìn)氣口 8和反應(yīng)腔4的前端端口處，所述電機(jī)10設(shè)置于容納腔外，采用上述結(jié)構(gòu)，一方面能夠利于氧氣送入到反應(yīng)腔中進(jìn)行反應(yīng)，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(xiàn)沉降現(xiàn)象而影響電能的轉(zhuǎn)化率，在本實(shí)施例中，電解溶液的循環(huán)方向如圖1中的箭頭所示。
[0022]本實(shí)施例中，所述反應(yīng)腔4的前端部側(cè)壁向內(nèi)凸起形成環(huán)狀凸起14，通過環(huán)狀凸起的作用，可以使陰極3與環(huán)狀凸起之間形成高壓區(qū)，加快反應(yīng)速率，提高本發(fā)明的功率，所述環(huán)狀凸起的兩端均為坡面結(jié)構(gòu)，利于電機(jī)也的流通，不會(huì)對(duì)電解液流通造成阻礙。
[0023]本實(shí)施例中，所述燃料電池還包括用于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(jī)10提供動(dòng)力，通過這種結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)闅溲跞剂想姵靥峁┳銐虻臍錃?，保證燃料電池的性能及功率。
[0024]本實(shí)施例中，所述容納腔還設(shè)置有溢流管12，所述溢流管12設(shè)置有溢流單向閥13，通過這種結(jié)構(gòu)，能夠使少量未反應(yīng)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(shí)施例中，電解液采用堿性電解液，可以避免采用離子膜，在使用時(shí)，同時(shí)通入燃料氣體和氧氣，并且葉輪開始工作，由于氫氣在沉腔中反應(yīng)，并且氧氣朝向沉腔的方向進(jìn)入到反應(yīng)腔，并且在陰極和環(huán)狀凸起之間形成高壓環(huán)境，能夠有效增強(qiáng)反應(yīng)效率以及燃料電池的功率，雖然沒有離子膜，但是由于環(huán)狀凸起以及陰極和沉腔的共同作用(由于反應(yīng)向的兩端的直徑較小，而且陰極設(shè)置于反應(yīng)腔的后端斷口處)，可以有效防止反應(yīng)后的電子逸散，進(jìn)而能夠有效保證燃料電池的效率提高，未反應(yīng)完的氣體從溢流管中排出，當(dāng)然在電解液中還有催化劑(屬于現(xiàn)有技術(shù)，其具體設(shè)置以及原理在此不再贅述)，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行補(bǔ)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(tǒng)的氫氧燃料電池中進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的氫氧燃料電池的平均的轉(zhuǎn)化率實(shí)際上為53%，而本發(fā)明的氫氧燃料電池的電能平均轉(zhuǎn)化率達(dá)到了 78.3 %，而且通過多次實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明的氫氧燃料電池輸出的功率比傳統(tǒng)的鋰電池的平均功率高0.55W，通過上述的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明提供的高效燃料電池與傳統(tǒng)的燃料電池相比具有明顯的進(jìn)步。
[0027]本實(shí)施例中，所述前端即為圖1中所示的左右方向的右向?yàn)榍岸恕?br> [0028]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種高效燃料電池，其特征在于:包括用于容納電解溶液的容納腔、陽(yáng)極和陰極，所述陰極和陽(yáng)極均設(shè)置于容納腔內(nèi)，所述陽(yáng)極為柱狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部設(shè)置有反應(yīng)腔，所述陰極設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)的一端端部，反應(yīng)氣體從反應(yīng)腔的兩端進(jìn)入到反應(yīng)腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效燃料電池，其特征在于:所述反應(yīng)腔為內(nèi)徑由陽(yáng)極的中部到兩端逐漸減小的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效燃料電池，其特征在于: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(nèi)徑逐漸減小且沉腔底部設(shè)置有為外部連通的通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述高效燃料電池，其特征在于:所述容納腔為“回”形結(jié)構(gòu)，所述容納腔設(shè)置有空氣或氧氣的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口位于陽(yáng)極的反應(yīng)腔的前端端口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高效燃料電池，其特征在于:所述燃料電池還設(shè)置有循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置包括用于使電解溶液循環(huán)運(yùn)動(dòng)且使空氣或氧氣進(jìn)入到反應(yīng)腔的葉輪和用于向葉輪提供動(dòng)力的電機(jī)，所述葉輪設(shè)置于所述反應(yīng)腔的前端端口處，所述電機(jī)設(shè)置于容納腔外。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高效燃料電池，其特征在于:所述反應(yīng)腔的前端部側(cè)壁向內(nèi)凸起形成環(huán)狀凸起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高效燃料電池，其特征在于:所述燃料電池還包括用于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(jī)提供動(dòng)力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高效燃料電池，其特征在于:所述容納腔還設(shè)置有溢流管，所述溢流管設(shè)置有溢流單向閥。
【文檔編號(hào)】H01M8/02GK104134808SQ201410383770
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】杜春平 申請(qǐng)人:杜春平