专利名称：一种燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池。
背景技术：
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转换成电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。这种装置的最大特点是由于反应过程中不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换率高达60％-80％。
燃料电池的工作原理与普通电化学电池相类似，然而从实际应用来考虑，两者存在着较大的差别。普通电池实际上只是一个有限的电能输出和储存装置。而燃料电池则不同，参与反应的化学物质——氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供，因而只要能保证氢氧反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能，从这个意义上说，燃料电池是一个氢氧发电装置。
燃料电池是一种很有应用前景的电源，燃料电池既适宜用于集中发电，建造大、中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源、电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源，同时也可作为手机、笔记本电脑等供电的优选小型便携式电源。
燃料电池使用的燃料可以是甲烷或以甲烷为主的混合气体(如天然气)、也可以直接使用氢气或以氢气为主的混合气体。这些气体如果采用压缩或液化的方式来储存，要求容器能够承受很高的压力。这样，可携带的燃料量就很受限制，而且存在泄漏的可能性。目前，燃料电池的供气有管道供气和气瓶供气两种方式，前者不适合移动使用，后者则存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池，能提供一种安全可靠的供应燃料的方式，并通过冷热源的互补实现电池的有效工作。
本发明所述的一种燃料电池，包括燃料电池本体与储存罐，储存罐内装有可燃气体水合物，储存罐通过出气管与燃料电池本体连接。
所述的储存罐通过出气管与燃料电池本体的正电极连接；储存罐内装有至少一束换热管，换热管与燃料电池本体的负电极上的换热管相对接，构成封闭循环管道，其内充注导热介质。
所述的储存罐内装有的可燃气体水合物为天然气水合物，或者甲烷水合物，或者氢气水合物，或者以甲烷为主的混合气体水合物，或者以氢气为主的混合气体水合物。
本发明的工作原理是将已经制备好的上述可燃气体水合物装于储存罐中，作为燃料电池本体工作所需的气源。在开始工作时，打开出气管上的截止阀，气体水合物装于储存罐的压力降低，部分气体水合物分解并释放出可燃性气体，如甲烷或氢气，供应给燃料电池本体。由于在燃料电池内氢元素与氧元素发生化学反应的过程是放热过程，而气体水合物的分解需要热量，因此，可利用燃料电池反应产生的余热来加热气体水合物，这样既可以有效冷却燃料电池，又可以加热天然气水合物，使之继续分离出气体，供应给燃料电池本体。
所述的换热管与换热管内充注的导热介质为水，或者甘油，或者甘油水溶液。通过导热介质的流动，将燃料电池本体的负电极产生的反应热交换给气体水合物，既降低燃料电池的温度，又促进可燃性气体的分离。分离出来的气体通过出气管与燃料电池的正电极连接，给燃料电池提供需要的气源。燃料电池的换热管是直接穿透负电极，使负电极上产生的反应热能够迅速传递给换热管，确保整个燃料电池温度在适合的范围之内。
所述的换热管为蛇形换热管，以增强热效率。
为控制换热管内的导热介质，在换热管上加装截止阀。为控制燃气量，可在出气管上装有截止阀。
进一步的改进，是在由换热管与换热管对接构成的封闭循环管道上装有水泵，并在出气管上装有气泵。
对比燃料电池传统的管道供气和气瓶供气方式，本发明的天然气水合物供气方式有以下优点(1)安全性高。该系统使用的可燃性气体来源于气体水合物，在没有分离之前，气体以水合物的形式存储，万一出现泄漏也是缓慢的过程，不会因此出现爆炸。(2)冷热源得到互补。燃料电池工作需要散热，天然气水合物分解需要热量，两者偶合形成互补。(3)可在承受一般压力的容器内携带更多的燃料量。
图1为本发明的结构示意图。
图2为另一个实施例的示意图。
具体实施例方式
实施例一本发明所述的一种燃料电池，如图1所示，包括燃料电池本体1与装有可燃气体水合物的储存罐2，储存罐2通过出气管3与燃料电池本体1的正电极5连接；储存罐2内装有至少一束换热管4，换热管4与燃料电池本体1的负电极6上的换热管7相对接，构成封闭循环管道，其内充注导热介质。
如图1所示，换热管4为蛇形换热管。换热管4上装有截止阀8a、8b。出气管3上装有截止阀8c。
在使用前，打开截止阀8c，将可燃气体水合物通过出气管3灌装到储存罐2内，关闭截止阀8c后运输到需要的地方待用。在需要使用燃料电池的地方，将燃料电池本体1的换热管10与装有可燃气体水合物的储存罐2的换热管4对接，将气体水合物储存罐2的出气管3与燃料电池本体1的正电极5连接。导热介质在燃料电池本体1的负电极6上的换热管10内吸热，负电极6降温，导热介质升温，热的导热介质沿着循环管道流进气体水合物储存罐2内的换热管4，加热气体水合物，分离出来的气体从出气管3进入燃料电池本体1。
本实施例中，储存罐内装有的可燃气体水合物为天然气水合物，或者甲烷水合物，或者氢气水合物，或者以甲烷为主的混合气体水合物，或者以氢气为主的混合气体水合物，也可选用其他可燃气体水合物。
实施例二本实施例是在实施例一的基础上的改进，如图2所示，由换热管4与换热管7对接构成的封闭循环管道上装有水泵9，强制冷却水流动，增加换热。出气管3上装有气泵10，加强气体的输送。
权利要求
1.一种燃料电池，包括燃料电池本体(1)与储存罐(2)，其特征在于储存罐(2)内装有可燃气体水合物，储存罐(2)通过出气管(3)与燃料电池本体(1)连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于所述的储存罐(2)通过出气管(3)与燃料电池本体(1)的正电极(5)连接；储存罐(2)内装有至少一束换热管(4)，换热管(4)与燃料电池本体(1)的负电极(6)上的换热管(7)相对接，构成封闭循环管道，具内充注导热介质。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于所述的储存罐(2)内装有的可燃气体水合物为天然气水合物，或者甲烷水合物，或者氢气水合物，或者以甲烷为主的混合气体水合物，或者以氢气为主的混合气体水合物。
4.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于所述的换热管(4)与换热管(10)内充注的导热介质为水，或者甘油，或者甘油水溶液。
5.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于所述的换热管(4)为蛇形换热管。
6.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于所述的换热管(4)上装有截止阀(8a、8b)。
7.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于所述的出气管(3)上装有截止阀(8c)。
8.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于所述的由换热管(4)与换热管(7)对接构成的封闭循环管道上装有水泵(9)。
9.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于所述的出气管(3)上装有气泵(10)。
全文摘要
本发明公开了一种燃料电池。本发明所述的燃料电池，包括燃料电池本体与储存罐，储存罐内装有可燃气体水合物，储存罐通过出气管与燃料电池本体连接。所述的储存罐通过出气管与燃料电池本体的正电极连接；储存罐内装有至少一束换热管，换热管与燃料电池本体的负电极上的换热管相对接，构成封闭循环管道，其内充注导热介质。本发明能提供一种安全可靠的供应燃料的方式，并通过冷热源的互补实现电池的有效工作，安全性高，可在承受一般压力的容器内携带更多的燃料量。
文档编号H01M8/00GK1571202SQ20041002714
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月10日 优先权日2004年5月10日
发明者冯自平, 黄冲 申请人:中国科学院广州能源研究所