本發(fā)明涉及到甲醇水蒸氣重整制氫及高溫燃料電池領(lǐng)域，特別涉及到一種高溫甲醇內(nèi)重整燃料電池。

背景技術(shù)：

高溫PBI/H₃PO₄燃料電池因其具有水熱管理簡單、熱電聯(lián)供系統(tǒng)效率高、反應(yīng)動力學(xué)快、耐CO能力強(qiáng)等優(yōu)勢而受到越來越多人的關(guān)注，其工作溫度一般為160℃-200℃，可用重整氣進(jìn)料，能耐CO達(dá)3％。但是目前最低的甲醇蒸汽重整催化劑的工作溫度在250-300℃，這大大限制了甲醇蒸汽重整器與燃料電池的集成，目前一般將甲醇蒸汽重整與燃料電池分開，即所謂的外重整，但是這加大了系統(tǒng)的復(fù)雜度及成本，另外也降低了系統(tǒng)的熱效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明將甲醇蒸汽重整反應(yīng)器集成到燃料電池陽極板上，將與氫氣氧化放熱反應(yīng)集成到一起，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高溫甲醇內(nèi)重整燃料電池，包括自下而上依次層疊的下端板、陽極極板、MEA、陰極極板、上端板；于下端板和陽極極板之間設(shè)有重整反應(yīng)基板；

所述重整反應(yīng)基板為上表面帶有蛇形流道的流場板，于流道內(nèi)壁面上設(shè)有2個以上的盲孔，盲孔內(nèi)裝填有甲醇水蒸汽重整催化劑，于流道的二端分別設(shè)有甲醇水蒸汽進(jìn)口及陽極產(chǎn)物出口，甲醇水蒸汽進(jìn)口與電池陽極燃料進(jìn)口通道相連；

陽極極板為一側(cè)表面帶有流道的流場板，于流道的二端分別設(shè)有燃料進(jìn)口及燃料出口，燃料出口與電池陽極燃料出口通道相連；陽極產(chǎn)物出口與陽極極板的燃料進(jìn)口相連。

所述重整反應(yīng)基板上刻有流道，流道上鉆有的盲孔用來裝填重整催化劑，甲醇水蒸氣沿著蛇形流道流動，并與催化劑接觸反應(yīng)。

于重整反應(yīng)基板上表面四周邊緣設(shè)有用來放置環(huán)狀密封墊的環(huán)狀密封槽，用于陽極極板與重整反應(yīng)基板間的密封，流道處于環(huán)狀密封墊所圍繞的區(qū)域內(nèi)。

盲孔內(nèi)裝填的重整反應(yīng)催化劑突出于盲孔的開口端，即重整反應(yīng)催化劑的一部分處于流道內(nèi)液體流過的區(qū)域內(nèi)。

所述下端板下表面或上端板上表面分別貼有用于加熱的電加熱片。

重整反應(yīng)基板上蛇形流道與脊的寬度比一般為5:1-10:1,流道深度為0.5-1mm，流道長度為300-600mm.

重整反應(yīng)基板上裝填催化劑圓柱型盲孔，盲孔直徑為0.5-2.5mm,孔高為0.5-1mm,孔間距為0.5-3mm,孔沿流道分布形式有均勻分布、前密后疏或前疏后密的形式分布。

下端板、重整反應(yīng)基板、陽極極板、陰極極極板、上端板材料為石墨、不銹鋼、鋁或鈦合金耐高溫材料。

于下端板、重整反應(yīng)基板、陽極極板、MEA、陰極極板、上端板的四周邊緣處分別設(shè)有相對應(yīng)的3個以上的均勻分布的通孔，通孔內(nèi)穿套有固定螺桿。

所述燃料電池工作溫度一般在160℃-220℃；所述燃料電池的膜電極中的高溫電解質(zhì)膜為H₃PO₄摻雜的PBI膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一方面使得甲醇重整燃料電池的結(jié)構(gòu)更加緊湊，提 高了比功率；另一方面利用氫氣氧化放熱給甲醇蒸汽重整反應(yīng)提供熱量，提高了熱效率。

附圖說明

圖1燃料電池結(jié)構(gòu)圖；

圖2重整反應(yīng)基板俯視圖；

圖3重整反應(yīng)基板局部側(cè)視圖；

圖中，(1)、下端板；(2)、重整反應(yīng)基板；(3)陽極極板；(4)、MEA；(5)、陰極極板；(6)、上端板；(7)、甲醇水蒸汽進(jìn)口；(8)、陽極產(chǎn)物出口；(9)、陰極進(jìn)口；(10)陰極產(chǎn)物出口；(11)、盲孔；(12)、脊；(13)、流道；(14)、重整反應(yīng)產(chǎn)物出口；(15)、環(huán)形密封槽。

具體實施方式

參見圖，本發(fā)明為一種高溫甲醇內(nèi)重整燃料電池，包括自下而上依次層疊下端板1、重整反應(yīng)基板2、陽極極板3、MEA4、陰極極極板5、上端板6。下端板1有貼在其上面用于加熱的電加熱片，以及分別用來定位、上螺絲的孔；重整反應(yīng)基板2上刻有甲醇水蒸汽進(jìn)口7及陽極產(chǎn)物出口8、蛇形流道13、脊12，流道13上鉆有數(shù)以百計的盲孔11用來裝填甲醇蒸汽重整催化劑，甲醇水蒸氣沿著蛇形流道流動，并與催化劑接觸反應(yīng)，基板周邊有用來放置密封墊的環(huán)形密封槽15，其高度略低于中間位置，基板上也有分別用來定位、上螺絲的孔。重整反應(yīng)基板2上蛇形流道13與脊12的寬度比一般為8:1，流道13深度為0.5mm，流道13長度為400mm，重整反應(yīng)基板2上裝填催化劑圓柱型盲孔11直徑一般為1mm，孔深為0.5mm，孔間距為1mm，孔沿流道分布形式有均勻分布形式，重整反應(yīng)基板2上密封槽深度為0.2mm，其上放置密封墊，其材料為柔性石墨片，密封墊上有用來定位、上螺絲的孔及甲醇水蒸汽進(jìn)口、重整反應(yīng)產(chǎn)物出口，所用MEA為高溫PBI-H₃PO₄體系膜電極，下端板1、重整反應(yīng)基板2、陽極極板3、陰極極板5、上端板6材料為石墨材料。