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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2234766

PORTABLE Brennstoffzellen-Kraft Avionik

PORTABLE Brennstoffzellen-Kraft Avionik

Name des Erfinders: Karic ZR (RU); Tarasevich MR (RU); Bogdanovskaya VA (RU)
Der Name des Patentinhabers: Karic Zia Ramizovich (RU); Tarasevich Michael R. (RU)
Adresse für die Korrespondenz :. 129626, Moskau, Kuchin Spur, 12, kv.1, ZR Karichevu
Startdatum des Patents: 2003.02.27

Die Erfindung betrifft Alkohol-Luft-Brennstoffzellen (FC) für die Verwendung in tragbaren elektronischen Geräten wie Handys, Laptops, usw. Erfindungsgemäß besteht sie aus einem Körper Brennstoffzelle mit einem flüssigen katalytisch aktiven Anode, einer Luft katalytisch aktiven hydrophoben Gasdiffusionskathode angeordnet ist, eine flüssige Alkohol-alkalischen Mischung den inneren Hohlraum des Gehäuses und Trennen der Anode und der Kathode, wobei die hydrophobe Oberfläche der Kathode Füllen der Luft zugewandt ist. Die Oberfläche der Kathode der Alkohol-alkalischen Gemisch zugewandt ist , mit einer Schicht aus Polymer bedeckt ist , wie beispielsweise Polybenzimidazol eine Leitfähigkeit von Ionen mit OH -. Der Katalysator wird als Kathodenkatalysator verwendet nonplatinum auf der Basis der Metalle Fe, Ni, Co, Ru, tolerant in Bezug auf Alkohol. Als Alkohol-alkalischen Mischung Mischung 4M 4M KOH aufgenommen + Alkohol und der Alkohol in dem Alkohol-alkalischen Mischung verwendet wird, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Ethylenglykol oder Glycerin. Als Anodenkatalysator Ni / Ru-Katalysator verwendet werden kann, ist in hohem Maße von einem Kohlenstoffträger dispergiert sind, wobei die Ni / Ru in Form von Nanopartikeln in dem Anodenkatalysator ist. Als Anodenkatalysator Ni / Ru-Katalysators kann durch thermochemische Synthese Ruß, galvanische Abscheidung, chemische Verfahren, das mechanische Mischen hergestellt verwendet. In Silber oder pyropolymers N 4 Komplexe auf einem Kohlenstoffträger kann als Kathodenkatalysator verwendet werden. Der Kathodenkatalysator kann mit Polybenzimidazol gemischt werden. Das technische Ergebnis der Erfindung ist es, eine stabile hohe Leistungsfähigkeit und niedrige Kosten der Brennstoffzellen bereitzustellen.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Alkohol-Luft - Brennstoffzellen (FC) für die Verwendung in tragbaren elektronischen Geräten wie Handys, Laptops, usw.

Bekannten Brennstoffzellen, umfassend ein Gehäuse darin, eine Luftelektrode Platin auf Kohle, Brennstoff eine Brennstoffelektrode und Elektrolyt ein Gemisch aus 6N untergebracht ist. Lösung von Schwefelsäure und Methanol (japanische Anmeldung №43-20727, kl.57 AD, 1968).

Der Nachteil dieser Brennstoffzelle ist die Anwesenheit von korrosiven Säureelektrolyt - Brennstoffzelle, die die Kosten der Konstruktion erhöht aufgrund der begrenzten Auswahl von Konstruktionsmaterialien und die Verwendung von Edelmetallkatalysatoren.

Der bekannten Brennstoffzelle am nächsten zu den wesentlichen Merkmalen und erzielte technische Ergebnis ist eine Brennstoffzelle, umfassend ein Gehäuse mit darin Luft katalytisch aktiven hydrophoben Gasdiffusionskathode, einem flüssigen Alkohol-alkalischen Mischung Füllen des inneren Hohlraums des Gehäuses und trennt die Anode und Kathode einer flüssigen katalytisch aktiven Anode untergebracht ist, worin die hydrophobe Oberfläche der Kathode die Luft zugewandten (RF Patent №2044371 C1, Kl. H 01 M 8/08, 1995).

Nachteilig an dieser bekannten Brennstoffzelle ist die Instabilität der elektrischen Eigenschaften durch direkten Kontakt mit dem Brennstoff und der Kathode die Reaktionsprodukte, die Vergiftung der Kathodenkatalysator auf der Anode und der Verwendung teurer Edelmetallkatalysator verursachen kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung zur Verwendung von Brennstoffzellen in tragbaren elektronischen Geräten bereitzustellen stabile hohe Leistungsfähigkeit und niedrige Kosten.

Gesagt technische Ergebnis dadurch erreicht, dass die Brennstoffzelle, umfassend ein Gehäuse darin eine Flüssigkeit katalytisch aktiven Anode platziert haben, ein Luft katalytisch aktiven hydrophoben Gasdiffusionskathode, eine flüssige Alkohol-alkalischen Mischung den inneren Hohlraum des Gehäuses und Trennen der Anode und der Kathode Füllen, wobei die hydrophobe Oberfläche der Kathode zugewandten zur Luftkathode der Erfindung , eine Leitfähigkeit von Ionen OH mit der Oberfläche der Alkohol-alkalischen Mischung, bedeckt mit einer Schicht aus Polymer zugewandt - und als Kathodenkatalysator verwendet nonplatinum Katalysator, tolerant in Bezug auf Alkohol.

die Kathode auf der Polymerschicht mit einer Leitfähigkeit von Ionen OH - verhindert eine Migration des Kraftstoffs zu der Kathode und der Möglichkeit einer Vergiftung. Unter Verwendung des Nicht-Platinkatalysator, tolerant gegenüber Alkohol, stabilisiert die elektrischen Eigenschaften der Brennstoffzelle und die Kosten zu reduzieren.

Es ist ratsam, daß als Alkohol-alkalischen Mischung in TE wurde Mischung von 4 M KOH + 4M Alkohol genommen. Wenn die Mischung unter Verwendung erreicht seine maximale elektrische Leistung.

Es ist ratsam, daß der Alkohol in dem Alkohol-alkalischen Mischung verwendet wurde, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Ethylenglykol oder Glycerin. Diese Alkohole oxidiert werden in TE bieten eine hohe elektrische Leistung.

Es ist ratsam , dass das Polymer die Oberfläche der Kathode für den Alkohol-alkalischen Mischung zugewandt Polybenzimidazol, mit OH - Ionen dotiert wurde verwendet , -. Das Polymer hat die gewünschten Werte der Leitfähigkeit und der Diffusionswiderstand in Bezug auf die Übertragung von Alkohol.

Vorteilhafterweise wurde der Katalysator als Anodenkatalysator verwendet nonplatinum basierte Metalle Fe, Ni, Co, Ru. Diese Katalysatoren sind durch eine hohe Selektivität gekennzeichnet und werden nicht durch CO und andere Zwischenprodukte der Oxidation von Alkoholen vergiftet.

Vorteilhafterweise wurde der Katalysator als Anode verwendet Ni / Ru-Katalysators stark auf einem Kohlenstoffträger verteilt, Ni / Ru war in dem Anodenkatalysator in Form von Nanopartikeln vorliegt. Der Katalysator hat eine maximale elektrokatalytische Aktivität.

Vorteilhafterweise wurde der Katalysator als Anode verwendet Ni / Ru-Katalysators hergestellt thermochemischen Synthese auf Ruß, durch galvanische Abscheidung, chemische oder mechanische Mischverfahren. Diese Katalysatoren weisen eine ausreichende Aktivität in der elektrokatalytischen Oxidation von Alkoholen.

Es ist ratsam , dass Silber als Kathodenkatalysator auf einem Kohlenstoffträger verwendet wurde, oder 4 N -Komplexe Pyropolymer auf dem Kohlenstoffträger kann der Katalysator mit Polybenzimidazol gemischt werden. Diese Katalysatoren sind tolerant in Bezug auf Alkohol und über ausreichende Aktivität gegenüber Sauerstoffreduktionsreaktion.

Dirigiert Stand der Technik Analyse hat gezeigt, dass die beanspruchte Kombination von wesentlichen Merkmale, die in den Ansprüchen, ist nicht bekannt. Dies erlaubt die Schlussfolgerung, dass es für das Kriterium "Neuheit" angemessen ist.

Um die Einhaltung der beanspruchten Erfindung zu überprüfen, das Kriterium der "erfinderischen Tätigkeit" durchgeführt, eine weitere Suche nach dem Stand der Technik, um Zeichen zu erkennen, die mit den Besonderheiten des Prototyps der beanspruchten technischen Lösung zusammenfallen. Es wird festgestellt, dass die beanspruchte technische Lösung soll nicht explizit aus dem Stand der Technik. Daher trifft die beanspruchte Erfindung das Kriterium der "erfinderischen Tätigkeit".

Kurze Beschreibung der Zeichnung und die Beispiele der praktischen Realisierung von TE.

Brennstoffzellen für tragbare elektronische Geräte. Russische Föderation Patent RU2234766

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Zeichnung ist eine Schnitt TE dargestellt.

Beansprucht Brennstoffzelle enthält eine Anodenkammer 1 Flüssigkeits Anode 2, eine Luftkathode 3 mit einer hydrophoben Polymerschicht 5 und der Schicht 6 aus dem Brennstoff und einem alkalischen Gemisch aus 4 und kalten Enden 7.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Ein Beispiel für eine Implementierung. Verwendung für Ni / Ru Anodenkatalysator auf Ruß thermochemisch mit einer spezifischen Oberfläche synthetisiert von 60 m 2 / g, der Gehalt an Ru in dem Katalysator gemäß der Erfindung wird die Modellprobe TE hergestellt beträgt 75%. An der Kathodenkatalysator wurde als Ruß AD 100, gefördert von 15 Gew.% Silber verwendet. Auf der Kathodenseite des Elektrolyten wird durch Besprühen der Polymerschicht von 60 Mikrometer dick Polybenzimidazol dotiert in 6 M KOH aufgetragen. TE mit der Anode und Kathode für kann , dass die erfindungsgemäße Brennstoffzelle gefolgert werden bei einer Spannung von 0,5 V. Aus dem Vorstehenden die Verwendung als Kraftstoffgemisch 4M 4M KOH + Alkohol und einer Betriebstemperatur von 60 ° C eine Stromdichte von 80 mA / cm 2 entwickelt werden kann in der Praxis mit dem Erreichen der beanspruchten technischen Ergebnis realisiert, das heißt es erfüllt das Kriterium der "industrielle Anwendbarkeit".

FORDERUNGEN

  1. Eine Brennstoffzelle für tragbare elektronische Geräte, umfassend ein Gehäuse darin eine Flüssigkeit katalytisch aktiven Anode platziert haben, ein Luft katalytisch aktiven hydrophoben Gasdiffusionskathode, einem flüssigen Alkohol-alkalischen Mischung den inneren Hohlraum des Gehäuses und Trennen der Anode und der Kathode, wobei die hydrophobe Oberfläche der Kathode Füllen der Luft zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Kathode der Alkohol-alkalischen Gemisch zugewandt ist , mit einer Schicht aus Polymer beschichtet OH eine Leitfähigkeit von Ionen mit - und da der Kathodenkatalysator ein Platinkatalysator, tolerant in Bezug auf Alkohol nicht verwendet.
  2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Alkohol-alkalischen Mischung wurde Alkohol 4M 4M KOH + gemacht.
  3. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol in dem Alkohol-alkalischen Mischung verwendet wird, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Ethylenglykol oder Glycerin.
  4. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer mit der Kathodenoberfläche die Beschichtung der Alkohol-alkalischen Mischung zugewandt Polybenzimidazol verwendet wird, dotiert mit OH - Ionen -.
  5. Brennelement nach Anspruch 1, daß als Anodenkatalysator gekennzeichnet ein Platinkatalysator auf der Basis von Metallen Fe, Ni, Co, Ru nicht verwendet.
  6. Brennelement nach Anspruch 5, dadurch als Anodenkatalysator gekennzeichnet verwendeten Ni / Ru-Katalysators auf einem Kohlenstoff-Träger hochdisperses.
  7. Brennelement nach Anspruch 6, wobei die Ni / Ru in dem Anodenkatalysator in Form von Nanopartikeln vorliegt.
  8. Brennelement nach Anspruch 7, dadurch als Anodenkatalysator gekennzeichnet verwendeten Ni / Ru-Katalysator auf Ruß thermochemisch synthetisiert.
  9. Brennelement nach Anspruch 7, dadurch als Anodenkatalysator gekennzeichnet verwendeten Ni / Ru-Katalysators durch galvanische Abscheidung hergestellt.
  10. Brennelement nach Anspruch 7, dadurch als Anodenkatalysator gekennzeichnet verwendeten Ni / Ru-Katalysator chemisch hergestellt.
  11. Brennelement nach Anspruch 7, dadurch als Anodenkatalysator gekennzeichnet verwendeten Ni / Ru-Katalysators durch mechanisches Mischen hergestellt.
  12. Brennelement nach Anspruch 1, wobei der Kathodenkatalysator mit Polybenzimidazol gemischt wird.
  13. Brennelement nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator als Kathode aus Silber auf einem Kohlenstoffträger verwendet wird.
  14. Brennelement nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator als Kathode verwendet wird 4 -Komplexe auf dem Kohlenstoffträger Pyropolymer.

Druckversion
Erscheinungsdatum 05.12.2006gg