发明专利说明书模板-直接甲醇燃料电池温度自控制.doc

说 明 书 被动式式直接甲醇燃料电池温度控制系统 付文婷 技术领域： 本发明属于质子交换膜燃料电池领域，具体涉及被动式直接燃料电池。 背景技术： 科技的飞速发展使人们对电子产品和信息技术的依赖与日俱增。随着便携式电子产品的快速更新换代和小型化，对高性能电源的需求越来越迫切。目前便携式设备的能量来源主要是可充电式锂电池，而普通的锂电池因其需要外界电源供电，自身电量衰减，循环充电次数有限和环境污染问题一直困扰着我们。所以，在不断完善锂电池能源供给系统的同时，需要寻找一种能量密度大、启动时间快、工作时间长的可再生能源尤为迫切。 燃料电池以高转换效率、迅速反应能力、环境友好、体积重量小等特性得到了国内外许多研究机构的关注，随着科学技术的发展，影响燃料电池性能的许多技术瓶颈得以攻克，因此在应用市场的强烈需求下，燃料电池成为近年来可移动电源的重点研究对象。燃料电池是直接将化学能转化成电能的电化学反应装置，不受卡诺循环的限制，具有很高的能量利用率。 燃料电池性能和寿命的因素，，如溶液浓度、温度等。是影响直接甲醇燃料电池输出性能的关键参数当浓度过低时，由于浓度极化，在大电流放电区域性能将显著下降；但甲醇浓度很高时，由于甲醇渗透的影响，电池放电性能也会显著降低，并且会造成甲醇燃料的浪费，浓度过高的甲醇溶液更会对膜电极有着致命的损坏电池的温度影响阳极的催化活性、反应物的传质、质子交换膜内阻等。随着工作状态的不同而有所改变 目前，直接甲醇燃料电池的实际性能输出和理论计算值相差很大，而且电池在放电过程中，能够有效利用的电流放电区域有限，造成这一现状的主要原因是：（1）室温下电池启动所对应的性能输出过低；(2)整个电池的放电过程所使用的运行参数都是恒定不变的，这严重影响了电池的性能输出和便携式应用。 因此，工作温度是影响μDMFC性能的一个关键因素。提高电池工作温度可以提高电池的性能，主要作用包括：（1）提高阳极的催化活性，加快电化学反应速度；（2）加快反应物传质，提高甲醇扩散系数；（3）降低PEM内阻。μDMFC内部热管理是其性能研究不可缺少的一个环节。如果μDMFC局部温度过高，会导致质子交换膜失水、电池内阻增加，进而工作电压急剧下降；温度过低会降低反应分子传质系数，对电池的性能输出有较大的影响。所以为了保证μDMFC稳定运行，需要相应的热管理机制。 。xx。其总体结构示意图如图(a)所示，其中，PTC加热片嵌入其中，用来实现加热功能。在此加热装置中，不锈钢板经过了抗腐蚀处理，可以避免电化学反应所导致的腐蚀，同时也可以降低接触电阻。不锈钢板一侧与溶液腔直接接触，这样就实现了加热器对溶液腔内部液体的加热，而且，这种加热装置可以保证内部的热量分布均匀，更有利于电池高性能的输出。 根据不同的工作需要，可以通过更换PTC加热片来实现不同温度的控制。 液体温度控制升温速度快;加热溶液的热量分布更加均匀。能够 图一 嵌入储存加热片装置槽示意图 图二 加热片示意图 具体实施方式： 下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。 实施例一： 所述目的是通过下述方案完成的。首先通过大量实验测试得出被动式单池性能最佳时的浓度和温度。分析运行参数对电池性能的影响，得出最优化的电池工作浓度和温度。针对于电池低温启动性能较低的现状，参考电池最优的工作参数，对单池设计一套温度控制系统使其在最佳温度环境下工作，提高其功率输出。通过大量实验得出最优化的高浓度甲醇溶液对低浓度的甲醇溶液的补给浓度与补给时间，在便携式恒压应用下，通过程序控制微泵使微泵在达到电流下限时开启，并按照实验得出的最佳值通过微泵对低浓度甲醇溶液按照最佳值进行补给.一种自适应式微型直接甲醇燃料电池结构，如图一为其结构简单示意图。电池包括端板（阴阳极均为有机玻璃板），PTC嵌入槽，双极板、膜电极MEA及防漏胶垫、导流有机玻璃板四个部分组成。其中加热电阻片放入嵌入槽中与阳极中间隔着一层很薄的钛合金板。钛合金金属板导热效果很好。通过发热片使微型甲醇燃料电池在较高温度下开启，通过最佳工作环境达到最佳工作状态。此时撤掉电发热片，将燃料电池工作的热量进行回收，利用电池自身回收热量供给电池继续工作所需要的温度。重复循环达到动态平衡。通过此种方法可有效解决自呼吸燃料电池存在电池性能低，达到电池便携式应用性能最大化的目的。再根据被动式燃料电池腔储存甲醇溶液的特点，由于随着燃料电池反应的进行，甲醇溶液浓度会发生变化，因此导致燃料电池性能降低。通过大量实验得出最优