專利名稱：燃料電池燃料/空氣加熱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于燃料電池，特別涉及的是燃料電池燃料/空氣加熱裝置。
背景技術：
人類使用的能量中，大部分來自化石燃料。這些化石燃料，對大氣污染以及酸性雨和地球溫暖化等環(huán)境影響惡劣，而且其能量實用效率低下。
因此，燃料電池誕生了。燃料電池跟通常的電池(2次電池)不同的是從外部向陰極提供燃料(氫氣或者是CH4)，向陽極提供氧氣。根據水的電解反應的逆反應，進行電化學反應，產生電和熱量。其實質是一個發(fā)電裝置。
根據燃料電池的發(fā)電方法，不是通過進行燃料的氧化反應完成，而是通過氫氣和氧氣的電化學反應，將反應前后的能量差直接轉換成電能的方法。
燃料電池根據電解質的類型分為1.在攝氏200度左右使用的磷酸型燃料電池。
2.在攝氏60度-攝氏110度中使用的堿性燃料電池。
3.在常溫-攝氏80度中使用的高分子電解質燃料電池。
4.在約500度-700度的高溫中使用的熔融碳酸鹽電解質型燃料電池。
5.在1000度以上的高溫下使用的固體氧化物燃料電池等。
如圖1所示，通常燃料電池含以下結構根據氫氣和氧氣的化學反應產生電能，燃料電池堆110設置有燃料極111和空氣極112，燃料供應部120將包含氫氣的燃料(LNG，CH3OH，NaBH4...等)提供給燃料極111，空氣供應部130將包含氧氣的空氣提供給空氣極112，電能輸出部140將在燃料電池堆110上產生的電能提供給負荷。
燃料供應部120包含為了將燃料循環(huán)供給燃料極111，以線性形狀連接在燃料極111上的燃料供給管121，燃料桶122連接在燃料供給管121的中間位置，裝有一定氫化硼鈉，為了對提供到燃料極11的燃料進行預熱，使燃料電池堆110內催化劑層之間的反應活躍，加熱器23設置于燃料桶122的出口側。
空氣供應部130包含將大氣中的空氣引導給燃料電池堆110的空氣極112中的空氣供給管131，加濕器32設置在空氣供給管131的中間，直接對空氣進行適當加濕。
上述現有燃料電池提供燃料產生電能的過程如下給燃料桶122充滿燃料，通過燃料供給管121給燃料電池堆110的燃料極111提供燃料的同時，抽吸大氣中的空氣，空氣供給管131給燃料電池堆110的空氣極112提供空氣，因此，在燃料電池堆110里面，供給到燃料極111中的燃料中的氫氣和提供給空氣極112上的空氣中的氧氣進行電化學反應，產生電能。
此電能通常屬于在6-12V之間的低電壓，因此將其升壓至能夠在輸出部140DC/DC變頻器41上，作為常用電源使用的高電壓之后，然后將此重新在DC/AC變換器42中轉換成交流電壓，提供給各種電器制品的電源供給部。
但是，現有燃料電池，為了使燃料桶的燃料提供到燃料極111中，燃料極111的催化劑層進行活躍反應，需要事先在加熱器23中對燃料進行適當加熱，為了使空氣提供給空氣極112中，空氣極112的催化劑層進行活躍反應，需要實現在加濕器32中進行適當的加熱，使空氣加濕才能達到最佳效果。為此，就必須設置加熱器23和加濕器32，因而出現電消耗量增加的問題。

發(fā)明內容
為了解決上述技術存在的問題，本發(fā)明提供一種燃料電池燃料/空氣加熱裝置，利用在燃料電池中產生的余熱對燃料進行預熱，對空氣進行加濕。
為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是燃料電池堆由電解質膜和設置在電解質膜兩側的燃料極和空氣極構成，氫氣和氧氣的電化學反應生成電，燃料供應部連接在燃料電池堆的燃料極，燃料供應部向燃料極提供含氫氣的1燃料，空氣供應部連接在燃料電池堆的空氣極，空氣供應部向空氣極提供包含氧氣的空氣，電能輸出部同燃料電池堆的兩個電極連接，將電轉換成常用電源或者是直流電源，傳達給負荷，在電能輸出部形成有散熱部，燃料供應部和空氣供應部中至少有一側同散熱部接觸，并對提供到燃料電池堆燃料極或者是空氣極的燃料或者是空氣進行預熱。
上述燃料供給部或者是空氣供給部在燃料電池堆的燃料極入口側或者是空氣極入口側同電能輸出部的散熱部接觸排列。
上述散熱部由多個散熱片構成，提供燃料給燃料極的燃料供給管和提供空氣給空氣極的空氣供給管從散熱片通過。
本發(fā)明的有益效果是根據本發(fā)明的燃料電池燃料/空氣加熱裝置，利用電能輸出部中產生的余熱加熱燃料和空氣，因而取消了為加熱燃料或者是加濕空氣而應設置的加熱器，減少了電消耗量，降低費用，并且使燃料電池的結構設置小型化，提高了電能輸出部的冷卻效果，提高燃料電池的效率。


圖1是現有燃料電池的系統(tǒng)構成圖。
圖2是本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)構成圖。
圖3是本發(fā)明的燃料/空氣加熱裝置概略圖。
圖中23加熱器 32加濕器41DC/DC變頻器42DC/AC變換器110燃料電池堆111燃料極112空氣極120燃料供應部121燃料供給管122燃料桶130空氣供應部131空氣供給管140電能輸出部141散熱片
142電能驅動器143基板具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明圖2是本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)構成圖，圖3是本發(fā)明的燃料電池燃料/空氣加熱裝置概略圖。如圖所示，本發(fā)明的燃料電池包含以下結構根據氫氣和氧氣的電化學反應，設置具有燃料極111和空氣極112的燃料電池堆110，能夠產生電能；燃料供給部120將同LNG，CH3OH，NaBH4等一起包含有氫氣的燃料提供給燃料電池堆110的燃料極111；空氣供給部130將包含有氧氣的空氣提供給燃料電池堆110的空氣極112；多個散熱片141連接在燃料電池堆110的兩個極上，將產生的熱量進行輸出，加熱燃料和空氣；輸出部140將電轉換成常用電源或者直流電源，提供給負荷。
燃料供給部120包含以下結構為了將燃料循環(huán)提供給燃料極111，燃料供給管121以線型形狀連接在燃料電池堆110的燃料極111，燃料桶122連接在燃料供給管121的中間，并能夠充滿一定燃料。
在電能輸出部140形成有散熱部，燃料供應部120和空氣供應部130中至少有一側同散熱部接觸，并對提供到燃料電池堆110燃料極111或者是空氣極112的燃料或者是空氣進行預熱。
燃料供給部120或者是空氣供給部130在燃料電池堆的燃料極111入口側或者是空氣極112入口側同電能輸出部140的散熱部接觸排列。
散熱部由多個散熱片141構成，提供燃料給燃料極的燃料供給管121和提供空氣給空氣極的空氣供給管131從散熱片141通過。
如圖3所示，散熱片141連接在燃料電池堆110的燃料極111入口側，燃料供給管121的末端，貫通電能輸出部140。
空氣供給部130的空氣供給管131將大氣中的空氣引導給燃料電池堆110的空氣極112，和設置在空氣供給管131的中間位置對空氣進行適當加濕的加濕器132構成。
如圖3所示，散熱片141連接在燃料電池堆110的空氣極112入口側，空氣供給管131的末端，貫通電能輸出部140。
圖中142表示電能驅動器，143表示基板。
本發(fā)明燃料電池燃料/空氣加熱裝置，作用效果如下驅動燃料電池，在燃料桶122中抽吸燃料，通過燃料供給管121，將燃料提供給燃料電池堆110的燃料極111，同時在大氣中抽吸空氣，通過空氣供給管131，將空氣供給燃料電池堆110的空氣極112，在燃料電池堆110內燃料中的氫氣和空氣中的氧氣進行電化學反應，產生電能。
電能在電能輸出部140內的DC/DC變頻器中升壓至高電壓之后，再通過DC/AC變換器轉換成交流電壓，連接到各種電器制品的電源供給部。
這時，在電能輸出部140中，根據DC→DC，DC→AC等轉換使用，電能驅動器142上產生相當大的熱量，為了對此進行冷卻，安裝多個散熱片143，燃料供給管121接觸散熱片143，因此，燃料供給管121內的燃料通過散熱片143輸出的熱量，事先進行適當加熱之后，提供到燃料極111，同燃料極111的催化劑層進行活躍反應。
空氣供給管131的空氣也是通過散熱片141，事先進行加熱，加熱之后引入到加濕器內部之后，提供到空氣極112中，使空氣同空氣極112的催化劑層進行活躍反應。
因此，不需要另外設置燃料加熱裝置或者是加濕裝置，構成上述燃料電池一部分中的電能輸出部中產生的余熱，對燃料和空氣進行加熱，降低電消耗損失，減少對加熱器的負擔，并使燃料電池的結構小型化。
另外，能夠更加容易并且有效地對電能輸出部進行冷卻，提高燃料電池的效率。
權利要求
1.一種燃料電池燃料/空氣加熱裝置，其特征是，燃料電池堆(110)由電解質膜和設置在電解質膜兩側的燃料極(111)和空氣極(112)構成，氫氣和氧氣的電化學反應生成電，燃料供應部(120)連接在燃料電池堆(110)的燃料極(111)，燃料供應部(120)向燃料極(111)提供含氫氣的燃料，空氣供應部(130)連接在燃料電池堆(110)的空氣極(112)，空氣供應部(130)向空氣極(112)提供包含氧氣的空氣，電能輸出部(140)同燃料電池堆(110)的兩個電極連接，將電轉換成常用電源或者是直流電源，傳達給負荷，在電能輸出部(140)形成有散熱部，燃料供應部(120)和空氣供應部(130)中至少有一側同散熱部接觸，對提供到燃料電池堆(110)燃料極(111)或者是空氣極(112)的燃料或者是空氣進行預熱。
2.根據權利要求1所述燃料電池燃料/空氣加熱裝置，其特征是，燃料供應部(120)或者是空氣供應部(130)，在燃料電池堆(110)的燃料極(111)入口側或者是空氣極(112)入口側，同電能輸出部(140)的散熱部接觸排列。
3.根據權利要求1或2所述燃料電池燃料/空氣加熱裝置，其特征是，散熱部由多個散熱片(141)構成，提供燃料給燃料極(111)的燃料供給管(121)和提供空氣給空氣極(112)的空氣供給管(131)從散熱片(141)通過。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料電池燃料/空氣加熱裝置，燃料電池堆由電解質膜和設置在電解質膜兩側的燃料極和空氣極構成，燃料供應部連接在燃料電池堆的燃料極，燃料供應部向燃料極提供含氫氣的燃料，空氣供應部連接在燃料電池堆的空氣極，空氣供應部向空氣極提供包含氧氣的空氣，電能輸出部同燃料電池堆的兩個電極連接，將電轉換成常用電源或者是直流電源，傳達給負荷，在電能輸出部形成有散熱部，燃料供應部和空氣供應部中至少有一側同散熱部接觸，對提供到燃料電池堆燃料極或者是空氣極的燃料或者是空氣進行預熱。本發(fā)明取代了加濕和加熱器，減少電的消耗，降低了費用，使燃料電池結構小型化，使電能輸出部有效的進行冷卻，提高燃料電池的效率。
文檔編號H01M8/04GK1549376SQ0312972
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權日2003年5月13日
發(fā)明者樸明碩, 黃龍俊, 高承兌, 曹泰熙, 許成根, 李明浩 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司