本發(fā)明涉及一種電池領域，尤其涉及一種燃料電池。
背景技術：
：燃料電池是一種將燃料及氧化劑氣體轉化為電能的電化學發(fā)電裝置，被廣泛應用于軍事國防及民用的電力、汽車、通信等領域。通常，現(xiàn)有的燃料電池包括：一膜電極(membraneelectrodeassembly，簡稱mea)，該膜電極包括一質(zhì)子交換膜(protonexchangemembrane)和分別設置在質(zhì)子交換膜兩個相對的表面的陰極電極和陽極電極；一裝有燃料的陽極容室，且陽極電極浸泡于該燃料中；一導流板(flowfieldplate，簡稱ffp)設置于陰極電極遠離質(zhì)子交換膜的表面；一集流板(currentcollectorplate，簡稱ccp)設置于導流板遠離質(zhì)子交換膜的表面；以及相關的輔助部件，如：鼓風機、閥門、管路等。然而，現(xiàn)有技術中燃料電池需要鼓風機等輔助部件提供氧氣或燃料氣體，結構復雜，成本較高。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種通過膜電極組的壓縮和膨脹來實現(xiàn)氧氣或燃料的供應和排出的燃料電池。一種燃料電池，其包括：一容器，所述容器包括：一環(huán)形側壁以及連接該環(huán)形側壁的底壁，且該環(huán)形側壁和底壁定義一反應室；一與該反應室具有一第一公共側壁的原料室，該第一公共側壁上具有一進料孔；一設置于該進料孔上的進料蓋；一與該反應室具有一第二公共側壁的廢料室，該第二公共側壁上具有一排料孔；以及一設置于該排料孔上的排料蓋；以及一設置于該反應室內(nèi)的膜電極組，該膜電極組具有一設置于該反應室內(nèi)的風箱以及一與該風箱連通且從該反應室內(nèi)延伸至該反應室外的換氣管；所述風箱將該反應室密封，從而在該密封處和該反應室的底壁之間定義一既位于反應室內(nèi)又位于風箱外部的第一電極空間；所述風箱內(nèi)部的空間定義為第二電極空間；所述風箱可以發(fā)生形變從而改變所述第一電極空間和第二電極空間的大??；該原料室與所述第一電極空間通過該進料孔連通，且該廢料室與所述第一電極空間通過該排料孔連通；當所述第一電極空間體積變大時，，該進料蓋打開且該排料蓋蓋上；當所述第一電極空間體積變小時，該進料蓋蓋上且該排料蓋打開；所述膜電極組包括一支撐腔體以及一設置于該支撐腔體上的膜電極；所述膜電極包括：一質(zhì)子交換膜；一設置于該質(zhì)子交換膜的第一表面且位于該第一電極空間一側的第一電極；以及一設置于該質(zhì)子交換膜的第二表面且位于該第二電極空間一側的第二電極。如上述燃料電池，其中，所述容器包括：一環(huán)形設置的內(nèi)壁，且該環(huán)形設置的內(nèi)壁與該底壁定義該反應室；一環(huán)形設置的外壁，且該外壁和該內(nèi)壁之間被該底壁連接并定義一儲料室，該儲料室被分割為該原料室和該廢料室；以及一連接該內(nèi)壁和外壁的頂壁，該頂壁將該反應室覆蓋，且該頂壁具有一換氣孔，所述換氣管從該換氣孔延伸出反應室外。如上述燃料電池，其中，所述進料蓋一邊固定于該反應室的內(nèi)表面上，且當該反應室一側的壓力大于該原料室一側的壓力時，該進料蓋將該進料孔蓋上，而當該反應室一側的壓力小于該原料室一側的壓力時，該進料蓋將該進料孔打開；所述排料蓋一邊固定于該廢料室的內(nèi)表面上，且當該反應室一側的壓力小于該廢料室一側的壓力時，該排料蓋將該廢料室料孔蓋上，而當該反應室一側的壓力大于該廢料室一側的壓力時，該排料蓋將該排料孔打開。如上述燃料電池，其中，所述支撐腔體定義該風箱和該換氣管，所述膜電極同時設置于該風箱和該換氣管的表面。如上述燃料電池，其中，所述風箱具有多個通孔，該膜電極將該多個通孔覆蓋。如上述燃料電池，其中，所述支撐腔體的材料為金屬、聚合物、塑料或橡膠。如上述燃料電池，其中，所述風箱的其它部分的橫截面尺寸均小于該頂面的尺寸。如上述燃料電池，其中，所述膜電極進一步包括一設置于該第一電極表面的第一電極集流體以及一設置于該第二電極表面的第二電極集流體。如上述燃料電池，其中，所述儲料室裝有液體燃料；所述換氣管與外界大氣層連通。如上述燃料電池，其中，所述容器還包括一燃氣室；所述膜電極組具有一第一換氣管和一第二換氣管；所述第一換氣管與該燃氣室通過一進氣孔連通，且一進氣蓋設置于該進氣孔上，用于將該進氣孔蓋上或打開；所述第二換氣管與外界大氣層連通，且一排氣蓋設置于該第二換氣管上，用于將該第二換氣管的出口蓋上或打開；所述儲料室裝有氧氣或與外界大氣層連通；所述燃氣室裝有氣體燃料。如上述燃料電池，其中，所述風箱的頂面具有最大尺寸，且該頂面的尺寸和形狀與該反應室環(huán)形側壁的內(nèi)表面的尺寸和形狀一致，從而將該反應室密封。如上述燃料電池，其中，所述膜電極組進一步包括一密封組，通過該密封組件將該風箱的頂面周邊與該反應室內(nèi)表面之間密封。一種燃料電池，其包括：一反應室；一與該反應室具有一第一公共側壁的原料室，該第一公共側壁上具有一進料孔，且該原料室與所述反應室通過該進料孔連通；一設置于該反應室內(nèi)且位于該進料孔上的進料蓋；一與該反應室具有一第二公共側壁的廢料室，該第二公共側壁上具有一排料孔，且該廢料室與所述反應室通過該排料孔連通；一設置于該廢料室內(nèi)且位于該排料孔上的排料蓋；以及一設置于該反應室內(nèi)的膜電極組，該膜電極組彎折設置形成一可以伸縮的腔室，且該腔室通過一換氣管與外界連通；所述腔室將該反應室密封，從而在該密封處和該反應室的底壁之間定義一既位于反應室內(nèi)又位于腔室外部的第一電極空間；所述腔室內(nèi)部的空間定義為第二電極空間；所述腔室可以發(fā)生形變從而改變所述第一電極空間和第二電極空間的大??；該原料室與所述第一電極空間通過該進料孔連通，且該廢料室與所述第一電極空間通過該排料孔連通；當所述第一電極空間體積變大時，該進料蓋打開且該排料蓋蓋上；當所述第一電極空間體積變小時，該進料蓋蓋上且該排料蓋打開；所述膜電極組包括一支撐腔體以及一設置于該支撐腔體上的膜電極；所述膜電極包括：一質(zhì)子交換膜；一設置于該質(zhì)子交換膜的第一表面且位于該第一電極空間一側的第一電極；以及一設置于該質(zhì)子交換膜的第二表面且位于該第二電極空間一側的第二電極。與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明提供的燃料電池通過膜電極組的壓縮和膨脹來實現(xiàn)氧氣或燃料的供應和排出，無需要鼓風機等輔助部件，結構簡單。附圖說明圖1為本發(fā)明第一實施例提供的燃料電池的結構示意圖。圖2為圖1的燃料電池沿線ii-ii的剖視圖。圖3為本發(fā)明第一實施例提供的燃料電池的容器的結構示意圖。圖4為本發(fā)明第一實施例提供的燃料電池的膜電極組的支撐腔體的結構示意圖。圖5為圖1的燃料電池的膜電極組沿v的局部放大圖。圖6為圖1的燃料電池的膜電極組沿vi的局部放大圖。圖7為本發(fā)明第二實施例提供的燃料電池的結構示意圖。主要元件符號說明燃料電池10,10a燃氣室130容器12進氣孔132內(nèi)壁120進氣蓋134隔板1202膜電極組14外壁121膜電極140底壁122第二電極141頂壁123第一電極142換氣孔1230質(zhì)子交換膜143反應室124第二電極集流體144第一電極空間1242第一電極集流體145第二電極空間1244風箱147儲料室125頂面1470原料室1252換氣管148廢料室1254排氣蓋1480進料孔126支撐腔體149進料蓋127通孔1490排料孔128負載16排料蓋129導線18如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發(fā)明。具體實施方式下面將結合具體實施例，對本發(fā)明提供的燃料電池作進一步詳細說明。請一并參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實施例提供一種燃料電池10，其包括：一容器12、一設置于該容器12內(nèi)的膜電極組14。所述容器12包括：一環(huán)形設置的內(nèi)壁120，且該內(nèi)壁120定義一反應室124；一環(huán)形設置的外壁121，且該外壁121和該內(nèi)壁120之間定義一儲料室125；該儲料室125被分割為一原料室1252和一廢料室1254，該原料室1252與所述反應室124通過一進料孔126連通，且該廢料室1254與所述反應室124通過一排料孔128連通；一設置于該反應室124內(nèi)且位于該進料孔126上的進料蓋127，且該進料蓋127用于將該進料孔126蓋上或打開；一設置于該廢料室1254內(nèi)且位于該排料孔128上的排料蓋129，且該排料蓋129用于將該排料孔128蓋上或打開；一連接該內(nèi)壁120和外壁121的底壁122，且該底壁122將該反應室124覆蓋；一連接該內(nèi)壁120和外壁121的頂壁123，該頂壁123將該反應室124覆蓋，且該頂壁具有一換氣孔1230。所述換氣孔1230的形狀大小不限。所述內(nèi)壁120和外壁121可以環(huán)形設置成任意形狀，例如：三角形、方形、n≧5的多邊性、圓形、或橢圓形等。所述內(nèi)壁120和外壁121形成的環(huán)形形狀可以如圖2所示相同，也可以如圖3所示不同。如圖2所示，所述內(nèi)壁120和外壁121可以間隔設置，且在該內(nèi)壁120和外壁121之間設置至少兩個間隔設置于的隔板1202，從而將該儲料室125分割為原料室1252和廢料室1254。如圖3所示，所述內(nèi)壁120和外壁121也可以在至少兩處接觸設置，從而將該儲料室125分割為原料室1252和廢料室1254。本實施例中，所述容器12包括同心間隔設置的環(huán)形內(nèi)壁120和環(huán)形外壁121。通過兩個隔板1202將該環(huán)形內(nèi)壁120和環(huán)形外壁121之間的空間分割為原料室1252和廢料室1254。所述進料蓋127一邊固定于該反應室124的內(nèi)表面上，且當該反應室124一側的壓力大于該原料室1252一側的壓力時，該進料蓋127將該進料孔126蓋上，而當該反應室124一側的壓力小于該原料室1252一側的壓力時，該進料蓋127將該進料孔126打開。所述排料蓋129一邊固定于該廢料室1254的內(nèi)表面上，且當該反應室124一側的壓力小于該廢料室1254一側的壓力時，該排料蓋129將該排料孔128蓋上，而當該反應室124一側的壓力大于該廢料室1254一側的壓力時，該排料蓋129將該排料孔128打開?？梢岳斫?，所述容器12的形狀和結構不限，只要可以形成該反應室124，以及分別與該反應室124連通的原料室1252和廢料室1254即可。可以理解，所述容器12可以包括多個原料室1252和多個廢料室1254。所述膜電極組14具有一設置于該反應室124內(nèi)的風箱147以及一與該風箱147連通的換氣管148，且該換氣管148從反應室124內(nèi)通過所述換氣孔1230延伸至反應室124外。本發(fā)明的風箱147指可以壓縮和膨脹的容器，當該風箱147被壓縮時，將其內(nèi)部氣體排出，當該風箱147膨脹時，將其外部氣體吸入其內(nèi)部。進一步參見圖4-6，所述膜電極組14包括一支撐腔體149以及一設置于該支撐腔體149上的膜電極140。所述支撐腔體149定義該風箱147和該換氣管148。該支撐腔體149的腔壁上具有多個通孔1490。該膜電極140設置于該支撐腔體149上，且將該多個通孔1490覆蓋。該多個通孔1490用于使反應原料擴散于該第一電極142或第二電極141表面。該膜電極140可以設置于該支撐腔體149的內(nèi)表面，也可以設置于該支撐腔體149的外表面。該膜電極140可以僅設置于該風箱147表面，也可以同時設置于該風箱147和該換氣管148表面。優(yōu)選地，該膜電極140以同時設置于該風箱147和該換氣管148表面。該換氣管148的長度大于該頂壁123至該底壁122的距離。所述支撐腔體149的材料可以為金屬，如銅、鐵或合金等導電材料，也可為聚合物、塑料、橡膠等非導電材料，只要該材料具有一定的強度，可以支撐該膜電極140，且具有一定的柔韌性，多次彎折而不會斷裂即可。本實施例中，所述支撐腔體149的材料采用聚合物?？梢岳斫?，當該支撐腔體149采用金屬等導電材料制備時，該支撐腔體149可以同時作為集流體使用，從而省去靠近該支撐腔體149的集流體。所述該風箱147靠近該頂壁123的一端面定義為頂面1470。所述風箱147內(nèi)部的空間形成一第二電極空間1244。該反應室124內(nèi)且所述風箱147外部位于該頂面1470和該底壁122之間的空間形成一第一電極空間1242。該膜電極組14可以在該反應室124內(nèi)發(fā)生形變，即壓縮和膨脹，從而改變所述第一電極空間1242和第二電極空間1244的大小。該頂面1470具有最大尺寸，且該頂面1470的尺寸和形狀與該反應室124內(nèi)表面的尺寸和形狀一致，從而將該第一電極空間1242密封。該風箱147的其它部分的橫截面尺寸均小于該頂面1470的尺寸，從而使得該第一電極空間1242內(nèi)的反應原料可以擴散至該膜電極140位于第一電極空間1242內(nèi)的整個外表面。可以理解，所述該風箱147只要具有一截面將該反應室124密封，從而形成該第一電極空間1242即可。優(yōu)選，該截面為頂面1470，從而使該第一電極空間1242內(nèi)的燃料可以與風箱147的整個側面接觸。當該頂面1470形狀和尺寸與該反應室124內(nèi)表面的尺寸和形狀不一致時，可以通過設置密封組件將該頂面1470周邊與該反應室124內(nèi)表面之間密封。所述膜電極140包括一質(zhì)子交換膜143，該質(zhì)子交換膜143具有一第一表面以及一于該第一表面相對設置的第二表面；一設置于該第一表面且位于該第一電極空間1242一側的第一電極142；一設置于該第二表面且位于該第二電極空間1244一側的第二電極141。可選擇地，所述膜電極140還可以包括一設置于該第一電極142表面的第一電極集流體145以及一設置于該第二電極141表面的第二電極集流體144。所述質(zhì)子交換膜143的材料為全氟磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚三氟苯乙烯磺酸、酚醛樹脂磺酸或碳氫化合物。所述第一電極142與第二電極141均包括擴散層與催化劑材料。所述第一電極142與第二電極141可以為催化劑材料涂敷在擴散層表面形成的雙層結構，也可以為一催化劑材料分散于擴散層內(nèi)部形成的復合結構。所述擴散層可以為碳納米管層或碳纖維層。所述第一電極142與第二電極141的催化劑材料可以根據(jù)實際需要選擇。所述第一電極集流體145和第二電極集流體144采用導電材料制備，用于收集和傳導反應生成的電子或質(zhì)子。進一步，所述第一電極集流體145和第二電極集流體144也可以在膜電極140移動過程中起到保護膜電極140的作用。優(yōu)選地，所述第一電極集流體145和第二電極集流體144采用金屬網(wǎng)制備。本實施例中，所述質(zhì)子交換膜143材料為全氟磺酸。所述第二電極141為陰極電極，其包括碳納米管層及分布于該碳納米管層中的貴金屬催化劑。所述貴金屬包括鉑、金及釕中的一種或其任意組合的混合物。該貴金屬顆粒的直徑尺寸為1～10納米。所述貴金屬催化劑的擔載量低于0.5mg/cm2，且均勻分布于碳納米管層中的碳納米管表面。所述第一電極142為陽極電極，其包括碳納米管層及分布于該碳納米管層中的酶催化劑，如：含有輔基fad的氧化酶或含有輔基nad(p)+的脫氫酶。該酶催化劑均勻吸附于碳納米管層中的碳納米管表面，并通過羧基或羥基與該碳納米管結合?？梢岳斫?，對不同的燃料，所選用的催化劑不同。例如，所述燃料為葡萄糖溶液，催化劑為葡萄糖氧化酶。所述第一電極集流體145和第二電極集流體144均為一具有通孔的銅箔。所述燃料電池10使用時，將該第一電極集流體145和第二電極集流體144通過導線18連接到負載16。在燃料電池10工作過程中，當該風箱147膨脹變性時，所述第一電極空間1242的壓強變小，所述進料蓋127打開，所述排料蓋129關閉，葡萄糖燃料從所述原料室1252進入所述第一電極空間1242，同時所述第二電極空間1244內(nèi)的壓強變小，外界空氣通過換該換氣管148進入所述第二電極空間1244；當該風箱147收縮變性時，所述第一電極空間1242的壓強變大，所述進料蓋127關閉，所述排料蓋129打開，反應廢料從所述第一電極空間1242排入所述廢料室1254，同時所述第二電極空間1244內(nèi)的壓強變大，所述第二電極空間1244內(nèi)的廢氣通過該換氣管148排出。在所述第一電極142一端，葡萄糖在酶催化劑的催化作用下發(fā)生如下反應：葡萄糖→葡萄糖酸+2h++2e。反應生成的質(zhì)子穿過質(zhì)子交換膜143到達第二電極141，反應生成的電子則通過陽極連接端1466進入外電路；在所述第二電極141一端，空氣中的氧氣擴散到該第二電極141的同時，電子則通過外電路到達該第二電極141，在貴金屬催化劑作用下，氧氣與質(zhì)子以及電子發(fā)生如下反應：1/2o2+2h++2e→h2o。在此過程中，在該第一電極142與該第二電極141之間會形成一定的電勢差，當外電路接入負載16時，將會有電流流經(jīng)該負載16。本發(fā)明提供的燃料電池10通過膜電極組14的運動來實現(xiàn)氧氣或燃料的供應和排出，無需要鼓風機等輔助部件，結構簡單。請參閱圖7，本發(fā)明第二實施例提供一種燃料電池10a，其包括：一容器12、一設置于該容器12內(nèi)的膜電極組14。本發(fā)明第二實施例提供的燃料電池10a與第一實施例提供的燃料電池10的結構基本相同，其區(qū)別在于，所述容器12進一步包括一燃氣室130；所述膜電極組14包括兩個換氣管148；其中，第一換氣管148與該燃氣室130通過進氣孔132連通，且進一步包括一進氣蓋134設置于該進氣孔132上，用于將該進氣孔132蓋上或打開；第二換氣管148與外界大氣層連通，且進一步包括一排氣蓋1480設置于該第二換氣管148的出口處，用于將該第二換氣管148的出口蓋上或打開。當該燃氣室130一側的壓力大于該第二電極空間1244一側的壓力時，該進氣蓋134打開，反之則蓋上。當該第二電極空間1244一側的壓力大于外界大氣壓力時，該排氣蓋1480打開，反之則蓋上。可以理解，所述進氣蓋134和排氣蓋1480的設置位置不限，只要這是于換氣管148內(nèi)或換氣管148端部即可?？梢岳斫猓斔鰵怏w燃料，例如氫氣，在所述第二電極141的催化作用下反應后不會形成廢氣時，所述第二換氣管148也可以省略。本實施例中，所述燃氣室130用于儲存氣體燃料，例如氫氣、乙醇等。所述原料室1252則用于儲存氧氣或空氣?？梢岳斫猓攦Υ婵諝鈺r，只要將該原料室1252與外界大氣層連通即可，或者可以省去該原料室1252。所述第一電極142為陰極電極，所述第二電極141為陽極電極，所述第一電極142和所述第二電極141均包括碳納米管層及分布于該碳納米管層中的貴金屬催化劑?？梢岳斫?，由于所述膜電極組14外表面一側為陰極電極，因此，反應生成的水可以順著該膜電極組14外表面流到第一電極空間1242底部，以便于通過排料孔128排到廢料室1254。另外，本領域技術人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當然這些依據(jù)本發(fā)明精神所作的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。當前第1頁12