本實用新型涉及一種甲醇燃料電池，具體地說是一種基于聚合物雙極端板復(fù)合甲醇燃料電池組，屬于甲醇燃料電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

燃料電池技術(shù)是把燃料中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電技術(shù)。燃料電池這種高效、清潔的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各國政府、部隊及研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。由于燃料電池具有的低紅外輻射、低污染、低噪音的特點，燃料電池技術(shù)在軍用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）以氫氣作為能量來源，工作溫度一般不高于80℃。然而該技術(shù)目前受限于氫氣難于提純、儲存、運輸和能量密度低的特點，難以適應(yīng)高強(qiáng)度軍事活動的要求。區(qū)別于上述傳統(tǒng)的質(zhì)子交換膜燃料電池，甲醇?xì)淙剂想姵兀∕FC）的工作原理是通過將甲醇重整后得到氫氣，再直接提供給燃料電池以產(chǎn)生電能的技術(shù)。由于采用高溫質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，燃料電池運行溫度在100℃以上，燃料電池中的催化劑對氫氣中一氧化碳的抗中毒能力增強(qiáng)，因此甲醇重整得到的氫氣可以不經(jīng)過任何處理，直接提供給燃料電池從而得到所需的電能，從而可以避免使用純氫燃料電池所需解決的氫氣的提純、存儲、運輸及其他一系列的問題。

甲醇水蒸氣重整制氫微反應(yīng)器具有諸多優(yōu)點，但它仍屬于技術(shù)初級階段，各項技術(shù)均不太成熟，甲醇轉(zhuǎn)化率較低，氫氣產(chǎn)量不高，流體分布不均勻，能效利用的連續(xù)性，提供能源的穩(wěn)定性等問題依然阻礙著甲醇水蒸氣重整制氫燃料電池的進(jìn)步和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，設(shè)計了一種基于聚合物雙極端板復(fù)合甲醇燃料電池組，不但將甲醇中攜帶的氫能量轉(zhuǎn)換為電能，同時將水中含有的氫能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)水中能量的提取與利用；熱量效用無浪費，能夠進(jìn)行循環(huán)利用，提高了制氫效率和甲醇轉(zhuǎn)化率。

本實用新型的技術(shù)方案為：

一種基于聚合物雙極端板復(fù)合甲醇燃料電池組，包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器與重整室相連，所述重整室與高溫燃料電池電堆相連，所述高溫燃料電池電堆由多個單電池板組成，所述蒸發(fā)器設(shè)有甲醇水溶液進(jìn)料口，所述蒸發(fā)器內(nèi)部設(shè)有蒸發(fā)板，所述蒸發(fā)板上開有板孔，蒸發(fā)后的甲醇和水混合蒸汽通過蒸發(fā)板的板孔進(jìn)入與所述蒸發(fā)器相連的重整室，所述重整室與所述蒸發(fā)器連接，所述重整室內(nèi)表面涂覆有催化劑，用于將甲醇和水催化反應(yīng)為H₂、CO₂，以及微量CO，所述重整室設(shè)有氣體出料口，重整后的H₂、CO₂、微量CO、水蒸氣進(jìn)入所述高溫電池電堆進(jìn)行反應(yīng)；所述單電池板為7層結(jié)構(gòu)從左到右依次為陽極板、陽極擴(kuò)散層、陽極催化層、質(zhì)子交換膜、陰極催化層、陰極擴(kuò)散層、陰極板，所述的陽極板和陰極板均為聚合物極端板，耐高溫，使用壽命長。該燃料電池溫度控制在150-200攝氏度之間，屬于高溫燃料電池。氫氣經(jīng)由極板流場進(jìn)入陽極催化層，經(jīng)催化反應(yīng)電離生成H^＋和電子，H^＋經(jīng)質(zhì)子交換膜傳遞至電池陰極側(cè)，產(chǎn)生的電子由導(dǎo)電物質(zhì)，經(jīng)外電路送至陰極；與此同時，氧氣經(jīng)由陰極板流場進(jìn)入陰極催化層，與陽極生成并傳遞至電池陰極側(cè)的H^＋及電子反應(yīng)生成水；反應(yīng)生成的水通過電極隨反應(yīng)尾氣排入氧化室。高溫電堆反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)回蒸發(fā)器為甲醇水蒸發(fā)提供能量。

進(jìn)一步地，所述高溫燃料電池電堆設(shè)有廢氣出口，所述廢氣為未反應(yīng)完的氫氣和二氧化碳，所述廢氣出口與氧化室相連，通過氧化室將未反應(yīng)完的氫氣氧化為水，并產(chǎn)生熱量，所述氧化室通過換熱器與所述重整室，將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量傳遞為重整室，為重整室的催化反應(yīng)提供熱量。

本實用新型的優(yōu)點在于：不但將甲醇中攜帶的氫能量轉(zhuǎn)換為電能，同時將水中含有的氫能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)水中能量的提取與利用；熱量效用無浪費，能夠進(jìn)行循環(huán)利用，提高了制氫效率和甲醇轉(zhuǎn)化率。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

實施例1

如圖1所示，一種基于聚合物雙極端板復(fù)合甲醇燃料電池組，包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器與重整室相連，所述重整室與高溫燃料電池電堆相連，所述高溫燃料電池電堆由多個單電池板組成，所述蒸發(fā)器設(shè)有甲醇水溶液進(jìn)料口，所述蒸發(fā)器內(nèi)部設(shè)有蒸發(fā)板，所述蒸發(fā)板上開有板孔，蒸發(fā)后的甲醇和水混合蒸汽通過蒸發(fā)板的板孔進(jìn)入與所述蒸發(fā)器相連的重整室，所述重整室與所述蒸發(fā)器連接，所述重整室內(nèi)表面涂覆有催化劑，用于將甲醇和水催化反應(yīng)為H₂、CO₂，以及微量CO，所述重整室設(shè)有氣體出料口，重整后的H₂、CO₂、微量CO、水蒸氣進(jìn)入所述高溫電池電堆進(jìn)行反應(yīng)；所述單電池板為多層結(jié)構(gòu)從左到右依次為陽極板、陽極催化層、質(zhì)子交換膜、陰極催化層、陰極板，所述的陽極板和陰極板均為聚合物極端板，耐高溫，使用壽命長。該燃料電池溫度控制在150-200攝氏度之間，屬于高溫燃料電池。氫氣經(jīng)由極板流場進(jìn)入陽極催化層，經(jīng)催化反應(yīng)電離生成H^＋和電子，H^＋經(jīng)質(zhì)子交換膜傳遞至電池陰極側(cè)，產(chǎn)生的電子由導(dǎo)電物質(zhì)，經(jīng)外電路送至陰極；與此同時，氧氣經(jīng)由陰極板流場進(jìn)入陰極催化層，與陽極生成并傳遞至電池陰極側(cè)的H^＋及電子反應(yīng)生成水；反應(yīng)生成的水通過電極隨反應(yīng)尾氣排入氧化室。高溫電堆反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)回蒸發(fā)器為甲醇水蒸發(fā)提供能量。

另外，所述高溫燃料電池電堆設(shè)有廢氣出口，所述廢氣為未反應(yīng)完的氫氣和二氧化碳，所述廢氣出口與氧化室相連，通過氧化室將未反應(yīng)完的氫氣氧化為水，并產(chǎn)生熱量，所述氧化室通過換熱器與所述重整室，將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量傳遞為重整室，為重整室的催化反應(yīng)提供熱量。