專利名稱：一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清潔能源與新能源領(lǐng)域中氫能利用技術(shù)。具體而言是以氫能的儲(chǔ)存及氫能與電能的相互轉(zhuǎn)化技術(shù)為核心的能源優(yōu)化利用技術(shù)。即對(duì)特定的加脫氫可逆的儲(chǔ)氫材料進(jìn)行電化學(xué)加氫以實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存，并通過直接燃料電池將儲(chǔ)氫材料氫化物中的氫能轉(zhuǎn)化為電能。具體涉及一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，能源的供給能力密切關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是國(guó)家安全保障的戰(zhàn)略基礎(chǔ)之一。由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展致使傳統(tǒng)的不可再生的化石燃料等能源日趨告急，當(dāng)今各國(guó)政府均寄希望于氫能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等新興能源，但由于這些新型能源存在十分顯著的時(shí)間不穩(wěn)定性，因而限制了這些新型能源的開發(fā)利用。 另外，因用電模式的不平衡致使電網(wǎng)在用電高峰時(shí)電力不足，而用電低谷時(shí)電力過剩，也影響了現(xiàn)有能源的充分利用。有鑒于新型能源開發(fā)和傳統(tǒng)能源的有效利用之急需，當(dāng)今各國(guó)均致力于“削峰填谷”技術(shù)的開發(fā)。目前“削峰填谷”技術(shù)主要依采用蓄電池、壓縮空氣和在高地蓄水等方法將過剩電能儲(chǔ)存并加以利用。然而這些方法或因效率不高，或因地域環(huán)境條件的局限，無法大規(guī)模的普及。氫能無污染且能量轉(zhuǎn)換效率高(最高可達(dá)80%)，還可與電能相互轉(zhuǎn)化而不受地域和環(huán)境的限制，因此若能開發(fā)一種方便高效的電能-氫能轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)存技術(shù)，將可廣泛適用于各類供電系統(tǒng)“削峰填谷”的需要。為此有必要發(fā)展一種基于氫能的儲(chǔ)能供能一體化系統(tǒng)。我們認(rèn)為系統(tǒng)可以按如下電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與氫能相互轉(zhuǎn)化及能量的儲(chǔ)存與供給，電解加氫反應(yīng)芳香環(huán)分子+H2O —芳環(huán)氫化分子+O2(I)脫氫放電反應(yīng)芳香環(huán)氫化分子+O2 —芳香環(huán)分子+H2O(2)其中電解加氫反應(yīng)(I)為通過電解水直接對(duì)含不飽和鍵有機(jī)分子加氫，其原理可由圖I說明，從中可以看出電解池的陽(yáng)極和陰極分別是水和芳香環(huán)分子，當(dāng)水被電解時(shí)，陽(yáng)極水分解為氧氣和質(zhì)子，質(zhì)子通過電解質(zhì)擴(kuò)散到陰極，形成吸附態(tài)的氫原子直接與芳香環(huán)分子反應(yīng)，使芳香環(huán)分子氫化。由此將電能轉(zhuǎn)化為氫能而儲(chǔ)存在氫化芳香環(huán)分子中。上述放電脫氫反應(yīng)(2)的原理如圖2所示，芳香環(huán)氫化分子直接在電池的陽(yáng)極發(fā)生不完全氧化脫氫放電生成芳香環(huán)分子和質(zhì)子，其中通過電解質(zhì)擴(kuò)散到陰極，在陰極上與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水。由此將儲(chǔ)存于氫化芳香環(huán)分子中的氫能轉(zhuǎn)化成了電能。不難看出該過程的反應(yīng)產(chǎn)物芳香環(huán)分子可以經(jīng)由反應(yīng)(I)再次氫化而被循環(huán)利用。芳香環(huán)分子及其氫化分子分別起到了儲(chǔ)氫材料和直接提供氫源的作用。由此可知反應(yīng)(2)所構(gòu)成的電池為可循環(huán)的氫化儲(chǔ)氫材料直接燃料電池。為簡(jiǎn)明起見稱其為R-直接燃料電池(Reversible-直接燃料電池)，以區(qū)別于現(xiàn)有的有機(jī)物被完全氧化的直接燃料電池。關(guān)于燃料被完全氧化直接燃料電池，目前主要是醇類小分子直接燃料電池。其電池的產(chǎn)物是醇的完全氧化產(chǎn)物0)2和1120水，很難將其電解逆轉(zhuǎn)成醇而將電能以化學(xué)能儲(chǔ)存起來。從而不可能用于上述電能的“削峰填谷”。而有關(guān)本發(fā)明中的上述電池反應(yīng)(2)的R-直接燃料電池還未見報(bào)道。關(guān)于上述電池反應(yīng)(I)的不飽和有機(jī)分子的電化學(xué)催化加氫自20世紀(jì)80年代已經(jīng)有研究，如Karivmiller等于1986、1988年研究了菲、蒽等在水溶液中陰極電化學(xué)還原加氫(Karivmi I ler, E. and R. I. Pacut (1986). Tetrahedron 42(8) :2185-2192./Karivmiller, E. , R. I.Pacut, et al. (1988). Topics in Current Chemistry 148 97-130.) ；Pintauro等于1991年對(duì)苯等芳烴化合物在雷尼鎳電極的電化學(xué)加氫效果進(jìn)行了驗(yàn)證(Pintauro, P. N. & J. R. Bontha (1991). Journal of Applied Electrochemistry21(9) :799-804.) Jiang, J. H等人于2006年利用AB5型合金載氫材料做電極催化材料，也對(duì)硝基苯的電化學(xué)加氫行為進(jìn)行了研究(Jiang, J. H. and B. L. Wu (2006). Journal ofApplied Electrochemistry36 (7) :733-738.)。這些研究主要是針對(duì)不飽和分子的電化學(xué)加氫的基礎(chǔ)研究，并不以電能向氫能的轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)存并方便進(jìn)行放電脫氫為目標(biāo)的，因此本發(fā)明中所選用的芳香分子的種類及其物理狀態(tài)、脫氫過程的溫度條件及其能量損耗等均與 上述已報(bào)道的研究分子有明顯區(qū)別，下面對(duì)此作具體分析討論。I)分子須在工作溫度(< 150°C )下是不易揮發(fā)的液體，而不是固體。雖然對(duì)于某些固體可溶于一定的溶劑中，但溶劑會(huì)以降低其在電極表面的濃度，如菲、蒽等固體以及苯等易揮發(fā)的液體就不能作為其工作介質(zhì)；2)氫化分子的脫氫溫度不宜太高，如苯的氫化分子環(huán)己烷脫氫溫度大于300°C，這已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電池的工作溫度，不宜作工作介質(zhì)；同時(shí)，若脫氫氫化溫度高，電池陽(yáng)極的極化嚴(yán)重從而增加脫氫放電中的能量損耗。如脫氫溫度高，所需熱量大的苯等芳環(huán)小分子就不宜作工作介質(zhì)。另外如乙烯醇這樣的不穩(wěn)定分子也不能作為工作介質(zhì)。基于以上因素，有必要研發(fā)新型的至少在工作溫度下為液體，其氫化物脫氫溫度也足夠低的有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、新型的直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，它包括燃料電池單體16和電化學(xué)氫化裝置單體17 ;其特征在于電化學(xué)氫化裝置單體17上的進(jìn)水口 22與進(jìn)水管19的一端相連，進(jìn)水管19的另一端與水罐20的底部相連通，進(jìn)水管19上設(shè)有水泵18 ;電化學(xué)氫化裝置單體17上的第一水和氣出口 24由第一出水管23與水罐20相連通，水罐20上設(shè)有排氣孔21 ;電化學(xué)氫化裝置單體17上的儲(chǔ)氫材料輸入口 13由儲(chǔ)氫材料輸入管37與儲(chǔ)氫材料罐35的底部相連通，儲(chǔ)氫材料輸入管37上設(shè)有儲(chǔ)氫材料泵36 ；電化學(xué)氫化裝置單體17上的儲(chǔ)氫材料氫化物出口 14由儲(chǔ)氫材料氫化物輸出管26與儲(chǔ)氫材料氫化物罐29相連通；燃料電池單體16上的儲(chǔ)氫材料出口 25由儲(chǔ)氫材料輸出管27與儲(chǔ)氫材料罐相連通，燃料電池單體16上的儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口 32由儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管33與儲(chǔ)氫材料氫化物罐29相連通，儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管33上設(shè)有儲(chǔ)氫材料氫化物泵34 ;燃料電池單體16上的第二水和氣出口 28由第二出水管30與水罐20相連通，燃料電池單體16上的進(jìn)氣口 31與進(jìn)氧氣管相連通；儲(chǔ)氫材料罐35內(nèi)盛有儲(chǔ)氫材料，所述儲(chǔ)氫材料為多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴。所述的多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴具體為多個(gè)液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子(如咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、吲哚、喹啉等)中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。所述的液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子中的雜環(huán)可以是所有環(huán)均為雜環(huán)，也可是部分雜環(huán)，雜原子總數(shù)量范圍為I到20個(gè)；雜環(huán)和芳環(huán)總數(shù)量為I至20 ;液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子中的單個(gè)環(huán)中碳原子個(gè)數(shù)為4至10個(gè)。雜環(huán)中的雜原子為氮、氧、硫等中的任意一種或任意二種以上。液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子為咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、吲哚或喹啉等。
工作介質(zhì)本發(fā)明的儲(chǔ)氫材料(即工作介質(zhì))是環(huán)中含氮、氧、硫等雜原子的多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴(環(huán)數(shù)為I到20)。在芳環(huán)上含有不同側(cè)基形成系列稠雜/芳環(huán)芳烴的混合物液體儲(chǔ)氫材料。其中的稠雜/芳環(huán)芳烴環(huán)數(shù)小于8時(shí)，其存在形式為單有機(jī)分子；環(huán)數(shù)為8 15時(shí)，其形式為低聚體；環(huán)數(shù)超過15時(shí)，其形式為共軛高分子。研究表明稠環(huán)芳烴環(huán)數(shù)越多，其氫化分子脫氫溫度愈低，相應(yīng)的脫氫所耗能也愈少，但其熔點(diǎn)卻愈高。另外，若環(huán)中還含有雜原子，則稠環(huán)芳烴氫化物的脫氫溫度也會(huì)進(jìn)一步降低，但其熔點(diǎn)也會(huì)進(jìn)一步升高。若以多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴作為儲(chǔ)氫材料，將上述直接電解加氫反應(yīng)(I)的電解池和脫氫放電反應(yīng)(2)的R-直接燃料耦合即可構(gòu)成一種基于氫能的儲(chǔ)能供能一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作介質(zhì)(多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴)可循環(huán)利用，零排放、環(huán)境友好，可不受地域和環(huán)境的限制，因而可滿足各類供電系統(tǒng)的“削峰填谷”之急需。本發(fā)明中的多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴在50至280°C的溫度范圍內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)可逆儲(chǔ)放氫，儲(chǔ)氫容量可達(dá)8. Owt%。本發(fā)明的原理(一)直接電化學(xué)氫化電解池直接電化學(xué)氫化儲(chǔ)氫材料的電解池原理如圖I所示，電解池反應(yīng)為儲(chǔ)氫材料分子+H2O —儲(chǔ)氫材料氫化物分子+02，電解池裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，當(dāng)電解池工作時(shí)，儲(chǔ)氫材料罐(儲(chǔ)罐由活動(dòng)隔板分隔成儲(chǔ)氫材料罐和儲(chǔ)氫材料氫化物罐)中的儲(chǔ)氫材料被泵入電池陰極，電解水時(shí)，在陽(yáng)極水分解為氧氣和質(zhì)子，質(zhì)子通過電解質(zhì)擴(kuò)散到陰極被還原，形成吸附態(tài)的氫原子直接與有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料分子反應(yīng)，使含不飽和雜/芳環(huán)有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫材料得到氫化。氫化后的分子進(jìn)入儲(chǔ)氫材料氫化物罐。該系統(tǒng)可采用膜電極方式構(gòu)成電堆。電堆中的每個(gè)單體包含流場(chǎng)板、密封件、膜電極(如圖6、圖7所示)。(二)R-直接燃料電池R-直接燃料電池為一新型的直接燃料電池，其原理如圖2所示，電池反應(yīng)為儲(chǔ)氫材料氫化物分子+O2 —儲(chǔ)氫材料分子+H20。電池裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示，當(dāng)燃料電池工作時(shí)，儲(chǔ)氫材料氫化物罐(儲(chǔ)罐由活動(dòng)隔板分隔成儲(chǔ)氫材料罐和儲(chǔ)氫材料氫化物罐)中的儲(chǔ)氫材料氫化物被泵入電池陽(yáng)極并直接陽(yáng)極發(fā)生脫氫放電反應(yīng)，生成儲(chǔ)氫材料分子及質(zhì)子，儲(chǔ)氫材料分子流出電極進(jìn)入儲(chǔ)氫材料罐，而質(zhì)子通過電解質(zhì)擴(kuò)散到陰極，在陰極上與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水。該系統(tǒng)可采用膜電極方式構(gòu)成電堆。電堆中的每個(gè)單體包含流場(chǎng)板、密封件、膜電極(如圖6、7所示)。
上述直接燃料電池反應(yīng)和直接電化學(xué)氫化的過程互為逆過程，即發(fā)生燃料電池過程時(shí)，系統(tǒng)向外放電，氫能轉(zhuǎn)化為電能；在通電情況下，發(fā)生電化學(xué)氫化過程，將電能轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存。由此可形成一無污染、零排放的儲(chǔ)能供能一體化系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是以上基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)中的電解加氫池和R-直接燃料電池也可以作為具有獨(dú)立功能的系統(tǒng)，特別是其中R-直接燃料電池可可直接應(yīng)用于移動(dòng)交通領(lǐng)域，作為車載動(dòng)力，相較于現(xiàn)有的車載燃料電池系統(tǒng)，裝置大為簡(jiǎn)化，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。由于不需先釋放氫氣，不但簡(jiǎn)化了裝置，還大幅提高了安全性。同時(shí)，由于R-直接燃料在外電路處于斷路時(shí)不會(huì)自動(dòng)脫氫造成浪費(fèi)，方便隨時(shí)調(diào)整電池堆中單電池使用數(shù)目，改變電池的輸出功率，以適應(yīng)電動(dòng)汽車隨機(jī)變速的需要。


圖I為電化學(xué)氫化原理圖。圖2為直接燃料電池原理圖。
圖3為電化學(xué)氫化電解池結(jié)構(gòu)圖。圖4為R-直接燃料電池結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為電堆結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為液體流場(chǎng)板左視圖。附圖標(biāo)記1為氣體流場(chǎng)板，2為密封件，3為膜電極，9為液體流場(chǎng)板，10為空氣流道，11為空氣和水流道，12為液體流道，13為儲(chǔ)氫材料入口，14為儲(chǔ)氫材料氫化物出口，15為空氣冷卻單元，16為燃料電池單體，17為電化學(xué)氫化裝置單體；18-水泵，19-進(jìn)水管，20-水罐，21-排氣孔，22-進(jìn)水口，23-第一出水管，24-第一水和氣出口，25-儲(chǔ)氫材料出口，26-儲(chǔ)氫材料氫化物輸出管，27-儲(chǔ)氫材料輸出管，28-第二水和氣出口，29-儲(chǔ)氫材料氫化物罐，30-第二出水管，31-進(jìn)氣口，32-儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口，33-儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管，34-儲(chǔ)氫材料氫化物泵，35-儲(chǔ)氫材料罐，36-儲(chǔ)氫材料泵，37-儲(chǔ)氫材料輸入管。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例I :—種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，它包括燃料電池單體16和電化學(xué)氫化裝置單體17，電化學(xué)氫化裝置單體17通過第一 AC/DC轉(zhuǎn)換電路與發(fā)電機(jī)相連，燃料電池單體16通過第二 AC/DC轉(zhuǎn)換電路與負(fù)載相連；電化學(xué)氫化裝置單體17上的進(jìn)水口 22與進(jìn)水管19的一端相連，進(jìn)水管19的另一端與水罐20的底部相連通，進(jìn)水管19上設(shè)有水泵18 ;電化學(xué)氫化裝置單體17上的第一水和氣出口 24由第一出水管23與水罐20相連通，水罐20上設(shè)有排氣孔(或稱排氣口)21 ;電化學(xué)氫化裝置單體17上的儲(chǔ)氫材料輸入口 13由儲(chǔ)氫材料輸入管37與儲(chǔ)氫材料罐35的底部相連通，儲(chǔ)氫材料輸入管37上設(shè)有儲(chǔ)氫材料泵36 ;電化學(xué)氫化裝置單體17上的儲(chǔ)氫材料氫化物出口 14由儲(chǔ)氫材料氫化物輸出管26與儲(chǔ)氫材料氫化物罐29相連通；燃料電池單體16上的儲(chǔ)氫材料出口 25由儲(chǔ)氫材料輸出管27與儲(chǔ)氫材料罐相連通，燃料電池單體16上的儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口 32由儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管33與儲(chǔ)氫材料氫化物罐29相連通，儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管33上設(shè)有儲(chǔ)氫材料氫化物泵34 ;燃料電池單體16上的第二水和氣出口 28由第二出水管30與水罐20相連通，燃料電池單體16上的進(jìn)氣口 31與進(jìn)氧氣管相連通；儲(chǔ)氫材料罐35內(nèi)盛有儲(chǔ)氫材料，所述儲(chǔ)氫材料為多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴，具體為喹啉儲(chǔ)氫材料，其儲(chǔ)氫容量為 6. 2wt% o基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，如圖5所示，由燃料電池單體16和電化學(xué)氫化裝置單體17依次疊加而成(燃料電池單體16和電化學(xué)氫化裝置單體17的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu))，燃料電池單體和電化學(xué)氫化裝置單體結(jié)構(gòu)基本相同，每個(gè)單體均包括氣體流場(chǎng)板I、液體流場(chǎng)板9、膜電極3和密封件2，但電化學(xué)氫化裝置單體的膜電極3與燃料電池單體的膜電極3所用電極材料不同。電化學(xué)氫化裝置單體17上有儲(chǔ)氫材料入口 13和儲(chǔ)氫材料氫化物出口 14，燃料電池單體16上有儲(chǔ)氫材料出口 25和儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口 32，氣體流場(chǎng)板I上具有空氣和水流道11，液體流場(chǎng)板9上有液體流道12 (如 圖6、圖7所示)。當(dāng)電力高峰時(shí)，發(fā)電機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，系統(tǒng)中只有電化學(xué)氫化裝置單體17工作。儲(chǔ)氫材料從儲(chǔ)氫材料罐35中由儲(chǔ)氫材料泵36泵出，通過儲(chǔ)氫材料輸入管37，從儲(chǔ)氫材料入口 13進(jìn)入電化學(xué)氫化裝置單體17，到達(dá)陰極表面發(fā)生氫化反應(yīng)，產(chǎn)物為儲(chǔ)氫材料氫化物，并從儲(chǔ)氫材料氫化物出口 14流出，經(jīng)儲(chǔ)氫材料氫化物輸出管26流入儲(chǔ)氫材料氫化物罐29儲(chǔ)存。水從水罐20中流出，由水泵18泵出，流過進(jìn)水管19從進(jìn)水口 22進(jìn)入電化學(xué)氫化裝置17，在陽(yáng)極表面發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)物為氧氣，并從第一水和氣出口 24流出，經(jīng)過第一出水管23進(jìn)入水罐20，并通過水罐頂部的排氣孔21排出。當(dāng)電力低谷時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外界負(fù)載供電，系統(tǒng)中只有燃料電池單體16工作，儲(chǔ)氫材料氫化物從儲(chǔ)氫材料氫化物罐29中由儲(chǔ)氫材料氫化物泵34泵出，通過儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管33，從儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口 32進(jìn)入燃料電池單體16，到達(dá)陽(yáng)極表面發(fā)生脫氫反應(yīng)，產(chǎn)物為儲(chǔ)氫材料，并從儲(chǔ)氫材料出口 25流出，經(jīng)儲(chǔ)氫材料輸出管27流入儲(chǔ)氫材料罐35儲(chǔ)存。空氣通過進(jìn)氣口 31到達(dá)陰極上反應(yīng)，產(chǎn)物為水，從第二水和氣出口流出，并通過第二出水管30進(jìn)入水罐20，為參與反應(yīng)的氣體從水罐20頂部的排氣孔21排出。實(shí)施例2:與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于所述多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴具體為喹啉、N-乙基咔唑的二元混合儲(chǔ)氫材料，兩種組分的質(zhì)量比例為喹啉N-乙基咔唑=4 3，其儲(chǔ)氫容量為6. Owt%。實(shí)施例3 與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于所述多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴具體為N-甲基咔唑、喹啉及N-乙基咔唑的三元混合儲(chǔ)氫材料，三種組分的質(zhì)量比例為N-甲基咔唑喹啉N-乙基咔唑=2:3: I，其儲(chǔ)氫容量為4. 9wt%。實(shí)施例4 與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于所述多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴具體為咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑及喹啉的四元混合儲(chǔ)氫材料，四種組分的質(zhì)量比例為咔唑N-甲基咔唑N-乙基咔唑喹啉=4:3:2: 3，其儲(chǔ)氫容量為5. 6wt%。
實(shí)施例5 與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于所述多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴具體為咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑及吲哚的四元混合儲(chǔ)氫材料，四種組分的質(zhì)量比例為咔唑N-甲基咔唑N-乙基咔唑吲哚=2:6:3: 5，其儲(chǔ)氫容量為6. 5wt%。

本發(fā)明所列舉的多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴的各原料都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不
一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，它包括燃料電池單體(16)和電化學(xué)氫化裝置單體(17);其特征在于電化學(xué)氫化裝置單體(17)上的進(jìn)水口(22)與進(jìn)水管(19)的一端相連，進(jìn)水管(19)的另一端與水罐(20)的底部相連通，進(jìn)水管(19)上設(shè)有水泵(18);電化學(xué)氫化裝置單體(17)上的第一水和氣出口(24)由第一出水管(23)與水罐(20)相連通，水罐(20)上設(shè)有排氣孔(21);電化學(xué)氫化裝置單體(17)上的儲(chǔ)氫材料輸入口(13)由儲(chǔ)氫材料輸入管(37)與儲(chǔ)氫材料罐(35)的底部相連通，儲(chǔ)氫材料輸入管(37)上設(shè)有儲(chǔ)氫材料泵(36);電化學(xué)氫化裝置單體(17)上的儲(chǔ)氫材料氫化物出口(14)由儲(chǔ)氫材料氫化物輸出管(26)與儲(chǔ)氫材料氫化物罐(29)相連通；燃料電池單體(16)上的儲(chǔ)氫材料出口(25)由儲(chǔ)氫材料輸出管(27)與儲(chǔ)氫材料罐相連通，燃料電池單體(16)上的儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口(32)由儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管(33)與儲(chǔ)氫材料氫化物罐(29)相連通，儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管(33)上設(shè)有儲(chǔ)氫材料氫化物泵(34);燃料電池單體(16)上的第二水和氣出口(28)由第二出水管(30)與水罐(20)相連通，燃料電池單體(16)上的進(jìn)氣口(31)與進(jìn)氧氣管相連通；儲(chǔ)氫材料罐(35)內(nèi)盛有儲(chǔ)氫材料，所述儲(chǔ)氫材料為多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，其特征在于所述的多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴具體為多個(gè)液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，其特征在于所述的液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子中的雜環(huán)可以是所有環(huán)均為雜環(huán)，也可是部分雜環(huán)，雜原子總數(shù)量范圍為I到20個(gè)；雜環(huán)和芳環(huán)總數(shù)量為I至20 ;液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子中的單個(gè)環(huán)中碳原子個(gè)數(shù)為4至10個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，其特征在于雜環(huán)中的雜原子為氮、氧、硫中的任意一種或任意二種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，其特征在于液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴分子為咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、吲哚或喹啉。
全文摘要
本發(fā)明涉及直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)。一種基于液態(tài)儲(chǔ)氫材料的并列式直接燃料電池儲(chǔ)能供能系統(tǒng)，它包括燃料電池單體和電化學(xué)氫化裝置單體；其特征在于電化學(xué)氫化裝置單體上的進(jìn)水口與進(jìn)水管的一端相連；電化學(xué)氫化裝置單體上的儲(chǔ)氫材料輸入口由儲(chǔ)氫材料輸入管與儲(chǔ)氫材料罐的底部相連通；電化學(xué)氫化裝置單體上的儲(chǔ)氫材料氫化物出口由儲(chǔ)氫材料氫化物輸出管與儲(chǔ)氫材料氫化物罐相連通；燃料電池單體上的儲(chǔ)氫材料出口由儲(chǔ)氫材料輸出管與儲(chǔ)氫材料罐相連通，燃料電池單體上的儲(chǔ)氫材料氫化物輸入口由儲(chǔ)氫材料氫化物輸入管與儲(chǔ)氫材料氫化物罐相連通；儲(chǔ)氫材料罐內(nèi)盛有儲(chǔ)氫材料，所述儲(chǔ)氫材料為多元混合液態(tài)不飽和雜環(huán)芳烴。本發(fā)明不但簡(jiǎn)化了裝置(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單)，還大幅提高了安全性。
文檔編號(hào)H01M8/06GK102800877SQ20111013918
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者程寒松, 倪剛, 楊明, 韓超群, 韓波, 王圣平, 吳金平 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)