车载AFC燃料电池制造技术

传统的AFC(碱性燃料电池)必须使用纯氧O2作为氧化剂，但高压氧气瓶十分危险，因此AFC电池不宜于移动环境(如车载)使用。为了克服AFC燃料电池不足之处，本发明专利技术提供适于移动环境使用的车载AFC燃料电池。它采取技术措施分离空气中的CO2，只将空气中的O2和无害的N2输入AFC系统。此外，它还采用常温常压状态的储氢容器既增加了储氢密度，又增加了安全性。本发明专利技术发挥AFC能量转换效率高使用物理条件低的优点，大幅度减少了AFC燃料电池的体积，重量和使用成本，还增加续航里程以及消除了使用安全隐患。它使AFC燃料电池具备了适于移动状态(如车载)使用的技术条件。载)使用的技术条件。载)使用的技术条件。

【技术实现步骤摘要】
车载AFC燃料电池
[0001]本专利技术涉及车载AFC燃料电池，属于车载AFC燃料电池


技术介绍

[0002]AFC(碱性燃料电池)是能量转换效率最高，运行物理条件最接近于常温常压的一种燃料电池。它用纯氢H2作为燃料，但是必须使用纯氧O2作为氧化剂。
[0003]因为氢氧化钾电解质如果吸收空气中的CO2生成的碳酸钾，会堵塞电极的孔隙和通道使燃料电池效率大幅下降甚至失效，所以氧化剂只能使用纯氧而不能用空气。
[0004]由于技术限制，传统AFC燃料电池消耗的纯氧和纯氢一般都是采用高压气瓶来储存。为了增大储量高压气瓶压力甚至达到70MPa，即便如此存储纯氧O2质量仍然十分有限。这就必然增大了AFC电池的体积重量以及制造与使用成本。
[0005]不仅如此，在移动使用状态下如果万一发生意外(例如碰撞)由于同时携带氢氧两种高压气瓶的AFC，十分容易发生剧烈爆炸，其安全性堪忧。
[0006]综上所述传统的AFC电池十分不利于移动环境(如车载)使用，限制了它的发展前景。

技术实现思路

[0007]为了克服现有AFC燃料电池技术的上述不足之处，本专利技术提供适于移动环境使用的车载AFC燃料电池。它一方面采取物理技术措施分离空气中的CO2并将CO2排除系统以外，只将空气中的O2和无害的N2输入AFC系统。另一方面，它还在储氢容器内设置稀土系储氢合金元素从而使储氢容器工作于(或接近于)常温常压状态下。
[0008]本专利技术的有益效果是：发挥AFC能量转换效率高使用物理条件低的优点，且大幅度减少AFC燃料电池的体积，重量和使用成本；此外增加了续航里程和消除了燃爆安全隐患，从此使AFC燃料电池具备适于移动状态(如车载)使用的技术条件。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：车载AFC燃料电池由AFC燃料电池，储氢容器，空气离心机，空气管，空气泵部件构成，其特征在于AFC燃料电池正极一侧与储氢容器连通，储氢容器内设置稀土系储氢合金元素；负电极一侧与空气离心机通过空气管，空气泵连通；空气泵另一侧的空气管设置于空气离心机轴线上并进入旋转鼓内；空气离心机由机壳，旋转鼓，鼓盖，进气管，径向板，微孔群，阻尼层，排气管构成；进气管设置于空气离心机轴线与边缘的中间位置，且在鼓盖上方和鼓盖无接触；排气管设置于机壳底部与机壳，旋转鼓之间的空间相通；微孔群设置于旋转鼓侧面鼓壁上并且使旋转鼓内外相通；阻尼层覆盖在微孔群上；旋转鼓的底部到鼓壁部位设置多条径向板；鼓盖上设置有空气管孔，连接桥，进气环。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的结构图。
[0011]图2是旋转鼓侧视剖面图。
[0012]图3是旋转鼓俯视剖面图。
[0013]图4是旋转鼓壁剖视图。
[0014]图5是旋转鼓盖俯视图。
[0015]图中1.燃料电池，2.空气离心机，3.空气管，4.空气泵，5.旋转鼓，6.正极，7.负极，8.氢气管，9.排水管，10.碱腔，11.排气管，12.径向板，13.微孔群，14.阻尼层，15.鼓壁，16.鼓盖，17连接桥，18.进气环，19.空气管孔，20.机壳，21.进气管，22.储氢容器。
具体实施例
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0017]参阅图1所示：燃料电池(1)正极一侧通过氢气管(8)与储氢容器(22)连通；电池负电极一侧与空气离心机(2)由空气管(3)，空气泵(4)连通构成。正极(6)和负极(7)采用粘结型或双极板结构，碱腔(10)电解质层由氢氧化钾水溶液和石棉膜构成，组成电极
‑
膜
‑
电极形式。
[0018]空气泵(4)将旋转鼓(5)中的纯净空气泵入燃料电池(1)电池负电极(7)一侧。车载AFC燃料电池工作所需的氧化剂O2由空气管(3)供给，供给的空气中清除了CO2和灰尘只含氧气和无害的氮气。
[0019]氧化剂O2进入电池负电极以后在负极(7)上发生还原反应：
[0020]1/2O2+H2O+2e
‑
→
2OH
‑
[0021]车载AFC燃料电池用纯氢作为燃料。由于储氢容器(22)内设置稀土系储氢合金元素，为增大储氢系数一般制成纳米级晶状粉末。它在近于常温常压条件下能够大量吸附和释放H2，这就消除了储氢容器(22)安全隐患并且减少了体积和重量。
[0022]H2从储氢容器(22)经过氢气管(8)进入正极(6)，在正极发生氧化反应：
[0023]H2+2OH
‑
→
2H2O+2e
‑
[0024]电池总反应：
[0025]1/2O2+H2‑
→
2H2O
[0026]电子从正极(6)经过外电路带动负载再到负极(7)。由于AFC燃料电池内部气压高压外部，反应产生的水和无害的氮气将由排水管(9)排出系统外。
[0027]空气离心机(2)的工作过程如下述：
[0028]由于空气离心机(2)内的旋转鼓(5)高速旋转，旋转鼓内的空气在离心力作用下受到从轴心指向边缘的惯性力压力，形成一个从中心到边缘不断增加的重力场。
[0029]在这一惯性重力场作用下由于空气内O2，N2，CO2，和灰尘的分子量不同，受到的作用力也不同，于是发生分层排列。其中CO2分子量为44，O2，N2分子量分别为32和28相差12.7％以上，至于灰尘分子量就更大。由于这一较大比重差距CO2，灰尘沉积于惯性重力场的最下层，即旋转鼓侧壁附近；而比重较小的O2，N2则分布在惯性重力场最小区域，即旋转鼓轴线附近。
[0030]空气管(3)设置于空气离心机轴线上并进入旋转鼓(5)内，于是容易将分布在旋转鼓轴线附近区域的O2，N2导出进入燃料电池(1)。
[0031]排气管(11)设置于机壳(20)底部与机壳，旋转鼓之间的空间相通，从旋转鼓(5)内被惯性力甩出的CO2，灰尘等通过这里排出到系统之外。
[0032]参阅图2所示：微孔群(13)设置于旋转鼓(5)侧面鼓壁上并且使旋转鼓内外相通。这一设置使沉积于旋转鼓侧壁附近的CO2，灰尘等有害物质能够通过微孔群(13)被离心力甩出旋转鼓(5)外。
[0033]参阅图3所示：旋转鼓(5)内设置的径向板(12)，它的作用是加速旋转鼓内空气旋转运动，使鼓内空气快速进行重力分层。
[0034]参阅图4所示：阻尼层(14)覆盖在微孔群(13)上，该层由多孔隙物质构成，它的作用是通过增加空气从旋转鼓向外部泄漏的阻尼程度调节CO2的排出流量，使进入旋转鼓内空气有足够时间形成分层，避免有用气体O2的泄漏。
[0035]参阅图5结合图1所示：旋转鼓(5)上设置有鼓盖(16)。鼓盖(16)的作用是为了避免悬浮于旋转鼓(5)上部的内外空气在交界面混合，影响分离效果。鼓盖上设置有连接桥(17)，进气环(18)，空气管孔(19)。
[0036]其中空气管孔(19)内插入空气管(3)，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.车载AFC燃料电池由AFC燃料电池，储氢容器，空气离心机，空气管，空气泵部件构成，其特征在于AFC燃料电池正极一侧与储氢容器连通，储氢容器内设置稀土系储氢合金元素；负电极一侧与空气离心机通过空气管，空气泵连通。2.根据权利要求1所述的车载AFC燃料电池，其特征在于空气泵另一侧的空气管设置于空气离心机轴线上并进入旋转鼓内。3.根据权利要求1所述的车载AFC燃料电池，其特征在于空气离心机由机壳，旋转鼓，鼓盖，进气管，径向板，微孔群，阻尼层，排气管构成。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永祥，
申请(专利权)人：高永祥，
类型：发明
国别省市：