CN1253956C - 用于电化学燃料电池的液体燃料组合物 - Google Patents

用于电化学燃料电池的液体燃料组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN1253956C
CN1253956C CNB028034368A CN02803436A CN1253956C CN 1253956 C CN1253956 C CN 1253956C CN B028034368 A CNB028034368 A CN B028034368A CN 02803436 A CN02803436 A CN 02803436A CN 1253956 C CN1253956 C CN 1253956C
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
hydrogeneous
inorganic compound
anode
surface active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB028034368A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1484685A (zh
Inventor
G·芬克尔施泰茵
Y·卡斯特曼
B·菲拉诺夫斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
More Energy Ltd
Original Assignee
More Energy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by More Energy Ltd filed Critical More Energy Ltd
Publication of CN1484685A publication Critical patent/CN1484685A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1253956C publication Critical patent/CN1253956C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
    • H01M8/083—Alkaline fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

一种用于催化的燃料电池的新型燃料组合物，由至少两种组分组成。主要燃料组分是一种表面活性化合物，如甲醇，其是一种防止辅助燃料非所需分解的原料且起到防止辅助燃料非所需分解的作用。辅助燃料是具有高还原电势的含氢无机化合物，如NaBH4，其充当高反应性的能源并起到催化主要燃料催化氧化的作用。

Description

用于电化学燃料电池的液体燃料组合物
发明领域和背景
本发明涉及在电化学燃料电池中使用的液体燃料组合物、用该燃料组合物产生电的方法，和使用该燃料组合物产生电的燃料电池。
燃料电池是将化学反应的能量转化成电的器件。燃料电池比其它来源的电能相比，具有的优点是高效率和环境友好。尽管燃料电池作为电力来源日益被人们接受，但存在技术难题防碍燃料电池在许多应用中的广泛使用。
燃料电池通过使燃料和氧化剂分别与催化的阳极和催化的阴极接触而产生电。当与阳极接触时，燃料在催化剂上被催化氧化，从而产生电子和质子。电子通过在电极之间连接的电路从阳极迁移到阴极。质子流过电解质，而电解质与阳极和阴极二者接触。同时氧化剂在阴极被催化还原，从而消耗在阳极处产生的电子和质子。
常见类型的燃料电池使用氢气作为燃料和氧气作为氧化剂。具体地，氢气在阳极被氧化，释放出质子和电子，如式1所示：
                    (1) 质子经过电解质流向阴极。电子通过电负荷从阳极迁移到阴极。在阴极处，氧气被还原，从而使由氢气产生的电子和质子结合，形成水，如式2所示：
                (2)
尽管使用氢气作为燃料的燃料电池是简单、清洁和有效的，但极端的可燃性以及储藏和运输氢气所需的庞大高压罐意味着以氢气为电力的燃料电池不适于许多应用。
一般地，液体的储藏、处理和运输比气体简单。因此，已提出在燃料电池中使用液体燃料。已开发出一些方法将液体燃料如甲醇就地转化成氢气。这些方法不是简单的，其要求燃料的预加工阶段和复杂的燃料调节体系。
直接氧化液体燃料的燃料电池是解决这一问题的方法。由于燃料被直接送入燃料电池内，所以直接以液体为原料的燃料电池通常是简单的。最常见地，使用甲醇作为在这些类型的电池内的燃料，因为它便宜、可获自各种来源且具有高的比能(5025Wh/kg)。
在直接以甲醇为原料的燃料电池中，甲醇在阳极被催化氧化，产生电子、质子和一氧化碳，如式3所示：
                 (3) 一氧化碳紧密地结合在阳极的催化部位上。进一步氧化用的可得部位数量降低，从而降低功率输出。一种解决方法是使用阳极催化剂如铂/钌合金，其对CO的吸收不那么敏感。
另一解决方法是将燃料引入到电池内作为“阳极电解液”，即一种甲醇与含水液体电解质的混合物。甲醇与水在阳极处反应，产生二氧化碳和氢离子，如式4所述：
               (4)
在使用阳极电解液的燃料电池中，阳极电解液的组成是重要的设计考虑。阳极电解液必须在最佳的燃料浓度下，既具有高的电导率，又具有高的离子迁移率。最常使用酸性的阳极电解液。遗憾的是，酸性的阳极电解液在相对高的温度下是最有效的，而在该温度下，阳极电解液的酸度可钝化或破坏阳极。PH接近于7的阳极电解液是阳极友好的，但对于有效的电产生来说，其电导率太低。因此，大多数现有技术的直接甲醇燃料电池使用固体聚合物电解质(SPE)膜。
在使用SPE膜的电池中，阴极暴露于空气中的氧气中，并通过质子交换膜与阳极隔开，而所述质子交换膜既充当电解质，又充当物理阻挡层，防止从包含液体阳极电解液的阳极室中泄漏。常用作燃料电池固体电解质的一种膜是E.I.DuPont de Nemours of WilmingtonDE以商标‘Nafion”销售的全氟烃物质。使用SPE膜的燃料电池比基于其它阳极电解液的电池具有更高的功率密度和更长的操作寿命。SPE膜燃料电池的一个缺点来自于甲醇扩散通过膜的倾向。结果，许多甲醇没有被用于产生电，而是通过蒸发损失。另外，若甲醇与阴极接触，随着甲醇直接在阴极上被氧化，则发生短路，从而产生热，而不是电。此外，取决于阴极催化剂和氧化剂的性质，常发生催化剂中毒或阴极烧结。
通过使用具有低甲醇含量(达5％)的阳极电解液可克服扩散问题。在这种低浓度下，电的输出被甲醇的扩散速率限制。此外，当把电的输出值作为消耗的燃料体积的函数进行测量时，燃料电池效率降低，并产生燃料输送、静重和废物处理的问题。
最后，尽管甲醇具有高的比能，但甲醇反应性相当差。结果，以液体甲醇为直接原料的燃料电池的性能限制到约5mWcm-2。
可考虑的可供选择的燃料是由具有高还原电势的含氢无机化合物如金属氢化物和肼及其衍生物组成的一种燃料。这种化合物具有高的比能并且具有高反应性。
一个这种化合物是NaBH4。在水中，NaBH4解离得到BH4 -。在中性溶液中，BH4 -如式5所示在阳极处被氧化：
              (5)
含氢无机化合物作为燃料的最大缺点是这些化合物在酸性和中性溶液中的自发分解，如式6所示：
              (6)BH4 -+2H2O→BO2 -+4H2
在碱性溶液中，BH4 -如式7所示在阳极处被氧化：
              (7)
尽管BH4 -在碱性溶液中稳定，但它与催化剂接触时会分解，如在燃料电池的阳极上所发现的，甚至当电路被中断时。
需要一种用于燃料电池的液体燃料组合物，其可产生较高的功率，且当电化学电路被中断时，其在与催化的阳极接触时保持稳定。
发明概述
通过本发明所提供的创新的燃料组合物可实现上述和其它目的。该燃料组合物由主要燃料和辅助燃料的混合物组成。主要燃料是一种或多种化合物的混合物，其中至少一种是表面活性化合物，最优选为醇如甲醇。辅助燃料是一种或多种具有高还原电势的含氢无机化合物如金属氢化物、肼和肼的衍生物的混合物。
本发明进一步提供燃料组合物作为“阳极电解液”，其中燃料组合物中的电解质组分的pH高于7，最优选为碱金属氢氧化物的含水溶液如KOH。
本发明进一步提供产生电能的燃料电池，其由阳极、阴极和燃料组合物组成，所述燃料组合物由至少一种表面活性化合物和至少一种具有高还原电势的含氢无机化合物组成。
仍进一步地，本发明提供通过下述步骤产生电的方法：提供具有阳极、阴极和燃料组合物的燃料电池，所述燃料组合物由至少一种活性化合物和至少一种具有高还原电势的含氢无机化合物组成；使燃料组合物与阳极接触；氧化燃料组合物，并从燃料电池中获得电。
附图的简要说明
参考附图，本发明在此仅仅通过例举来描述。
图1是本发明燃料电池的一个实施方案，其中以阳极电解液形式供应燃料组合物；
图2是掺入固体电解质膜的本发明燃料电池的一个实施方案；
图3A是显示使用20％甲醇作为阳极电解液的燃料组合物的图1所示的电池所产生的电流随时间变化的实验结果；和
图3B是显示使用20％甲醇和5％NaBH4作为阳极电解液的燃料组合物的图1所示的电池所产生的电流随时间变化的实验结果。
优选实施方案的说明
本发明所提供的燃料组合物由至少两种组分：主要燃料和辅助燃料组成。主要燃料由一种或多种化合物的混合物组成，其中至少一种是表面活性化合物，最优选为醇如甲醇。辅助燃料是一种或多种具有高还原电势的含氢无机化合物如金属氢化物、肼和肼的衍生物的混合物。
主要燃料具有两方面的目的，它通过在阳极进行氧化成为电能源，并防止辅助燃料非所需的分解。对于后一功能，主要燃料必须具有一定程度的表面活性。此处所使用的表面活性定义为基本上防止辅助燃料与阳极催化部位之间接触的性能。尽管不希望束缚于任何理论，但认为当通过两种机理接通电路时，本发明的主要燃料可能会防止辅助燃料非所需的自发氧化。第一种机理是主要燃料电池的分子有效吸收到阳极催化部位，使得辅助燃料接近该位置时立体受阻，从而防止分解。第二种机理是主要燃料的分子使辅助燃料物质有效溶剂化。只要主要燃料分子的壳包围辅助燃料物质，则它不可能与阳极催化部位接触且不会分解。
一旦电路闭合，被吸收的主要燃料分子的氧化开始。阳极催化部位变得可自由接近其它物质。在辅助燃料物质可能接近待氧化的阳极的催化部位之前，使辅助燃料物质溶剂化的至少一种主要燃料电池分子可能被氧化。
当选择主要燃料用于能源时，可选择许多类化合物，最优选为醇。甲醇由于它的可获得性和高比能而成为主要的选择物。为了在阳极的催化部位上吸收，较大体积的醇或其它表面活性的化合物可考虑用作主要燃料。例如，异丙醇或甘油可能比甲醇更适于该目的。为了辅助燃料的溶剂化，理想的主要燃料取决于辅助燃料的性质。
本发明的辅助燃料组分选自具有高还原电势的含氢无机化合物。金属氢化物如LiAlH4、NaBH4、LiBH4、(CH3)2NHBH3、NaAlH4、B2H6、NaCNBH3、CaH2、LiH、NaH、KH或双(2-甲氧基乙氧基)二氢化铝钠适合作为辅助燃料。肼或肼的衍生物也是合适的。如上所述，具有高还原电势的含氢无机化合物是燃料电池用的良好燃料，但受到过度反应性的困扰。发现当这些化合物存在于合适的溶液中并防止与本发明的阳极催化中心接触时，这些化合物是合适的。
另外，辅助燃料的存在增加主要燃料的催化氧化速率。尽管不希望束缚于任何理论，但认为通过辅助燃料的氧化，可有效地从阳极催化部位除去主要燃料的氧化产物如CO和CO2。
因此，在使用本发明燃料组合物的燃料电池中，本发明主要燃料与辅助燃料的结合对催化氧化具有协同效果。
本领域的技术人员清楚影响本发明燃料组合物的确切组成的许多因素。不是选择一种化合物作为主要燃料，而是常优选化合物的混合物。类似地，常优选化合物的混合物形成辅助燃料。
当配制本发明的燃料组合物时，需要考虑的因素是溶解度、稳定性、安全度以及由所产生的电流的所需质量而引起的因素。可理解，可将既不是主要燃料，又不是辅助燃料的添加剂加入到燃料组合物中。可使用稳定燃料组合物、直接改变所产生电流质量、改变组分的溶解度以便间接改变所产生电流质量、或按一些其它方式改进燃料电池中所使用的燃料组合物性能的添加剂。工程问题也决定燃料组合物的确定组成，例如由甲醇和NaBH4组成的燃料组合物可能含有甲醇钠作为稳定剂。
在本发明的一个实施方案中，以阳极电解液形式供应以上所述的燃料组合物，也就是说，加入除主要燃料和辅助燃料之外的电解质液体。优选的电解质液体是碱性水溶液，优选碱金属氢氧化物如KOH的溶液(参见，例如Hirchenhofer，J.H.，Staufer，D.B.和Engleman，R.R.，Fuel Cells-A Handbook(第3次修订版)DOE/METC-94-1006，1994年1月)。在阳极电解液内的碱金属氢氧化物浓度典型地介于2至12M。在现有技术中，已表明在环境温度下，6M KOH对燃料电池的操作来说是理想的(参见，例如Appelby，A.J.和Foulkes，F.R.，Fuel Cell Handbook，Krieger Publishing，Malabar，Fla.1993，第8、10、11、12、13、16章)。加入电解质液体对阳极电解液燃料内离子的迁移率具有正面效果，且辅助确保燃料中辅助燃料组分的稳定。当以阳极电解液形式供应时，若考虑本发明的燃料组合物的确切组成，则应考虑诸如稳定性和溶解度之类的因素。
参考附图和所伴随的说明，可更好地理解本发明的燃料电池和产生电的原理与操作。
在图1中，例举了本发明典型的简化的燃料电池10。氧化剂12是空气中的氧气，其自由地与阴极14接触。在防水纸上使用在活性碳上的20％铂的筛网印刷方法制造阴极14。阴极14与电解质室18内所包含的电解质16接触，并充当阻挡层以防止其泄漏。电解质16是6M的KOH水溶液。电解质室18通过阳极20与燃料室22隔开。在亲水的碳纸上使用在活性碳上的20％铂和10％钌的筛网印刷方法制造阳极20。包含在燃料室22内的燃料组合物24以阳极电解液形式供应，所述阳极电解液由主要燃料、辅助燃料和电解质如6M的KOH溶液组成，其中主要燃料是表面活性的化合物如甲醇，辅助燃料是具有高还原电势的含氢无机化合物如NaBH4。由负载28和开关30组成的电路26电连接阳极20与阴极14。
当开关30断开时，在燃料室22内的甲醇被吸收到阳极20的催化部位上，从而防止燃料组合物内的BH4 -物种与催化部位接触。甲醇也使BH4 -物种溶剂化，从而进一步将BH4 -物种与催化部位隔开。当开关30闭合时，在催化部位处的甲醇分子被氧化，从而清除该部位，用于包括BH4 -物种在内的更多燃料的接触与氧化。通过燃料组合物24的催化氧化形成的电子通过电路26迁移到阴极14上。同时，通过催化氧化形成的质子从阳极14经过电解质16迁移到阴极14上。在阴极14处，通过阴极14和经过电路26的电子的作用使氧化剂12被还原，并与质子结合形成水。
在另外的实施方案中，如图2所示，在燃料电池40内使用不含液体电解质的燃料组合物。氧化剂42是空气中的氧气，其自由地与膜电极组件44接触。膜电极组件44是具有两个侧面的层状夹层结构。一侧是连接到固体聚合物电解质(质子交换膜)48上的催化阴极层46，其中固体聚合物电解质48输送质子并充当阻挡层，以防止其它分子物种通过。电解质层48被连接到阳极层50上。阳极层50与包含在燃料室54内的燃料组合物52接触。燃料组合物52由主要燃料如甲醇和辅助燃料如NaBH4组成。由负载58和开关60组成的电路56电连接阳极层50与阴极层46。
当开关60断开时，来自燃料组合物52中的甲醇被吸收到阳极层50的催化部位上，从而防止BH4 -物种与催化部位之间的接触。类似地，甲醇使BH4 -物种溶剂化，从而进一步隔开BH4 -物种。当开关60闭合时，在催化部位处的甲醇分子被氧化，从而清除催化部位，用于所有燃料组分的接触与氧化。通过催化氧化形成的电子通过电路56迁移到阴极层46上。通过催化氧化形成的质子经过阳极层50、经过电解质层48迁移到阴极层46上。在阴极层46处，通过催化的阴极层46和来自电路56的电子的作用使氧化剂42被还原，并与质子结合形成水。
可例举本发明的许多其它实施方案。尽管使用空气中的氧气作为氧化剂描述了以上的实施方案，但在必须的改性情况下，可使用液体氧化剂，例如具有高氧气浓度的有机流体(参见美国专利No.5185218)或过氧化氢溶液。
类似地，阳极和阴极结构中用催化剂的选择并不限制于由如上述实施方案中的前述金属制造的那些(参见例如Fuel Cell Systems(eds.Blomen，L.J.M.J.和Mugerwa，M.N.)Plenum Press，New York，1993，第2章：42-52，63-69页，第3章：88-97，110页，第7、8、11章)。
实施例1
制造类似于图1所示且在说明书中描述的燃料电池，其中阳极和阴极均具有4cm2的面积。将6M KOH放入电解质室内，和将20％甲醇与80％3M KOH溶液的混合物放入燃料室内。测量在U＝0.5V处的电流随时间的变化。在60分钟内测量到5±1mA的电流。图3A示出了所测量的电流随时间变化的图表。
实施例2
根据实施例1，测量在燃料电池内，在U＝0.5V处的电流随时间的变化，其中向甲醇/KOH溶液中加入5wt％的NaBH4。在90分钟内测量到240±5mA的电流。图3B示出了所测量的电流随时间变化的图表。
尽管根据有限数量的实施方案描述了本发明，但应当理解，可作出本发明的许多变化、改性和其它应用。

Claims (13)

1.一种燃料组合物，其包括：
a)含至少一种表面活性化合物的主要燃料；
b)含至少一种含氢无机化合物的辅助燃料，所述含氢无机化合物的还原电势使得在阳极和氧阴极包括所述含氢无机化合物的电化学电池的热力学可逆电势大于或等于1.56V；和
c)pH高于7的电解质；
其中当燃料组合物用作所述燃料电池的燃料时，所述至少一种表面活性化合物防止所述辅助燃料与燃料电池的阳极催化部位之间的接触。
2.权利要求1的燃料组合物，其中所述表面活性化合物是具有-OH官能团的化合物。
3.权利要求2的燃料组合物，其中所述表面活性化合物包括至少一种选自CH4O、C2H6O、C3H8O、C4H10O、C5H12O、C6H14O、乙二醇和甘油中的化合物。
4.权利要求1的燃料组合物，其中所述辅助燃料包括至少一种选自金属氢化物、肼和肼的衍生物中的化合物。
5.权利要求4的燃料组合物，其中所述辅助燃料包括至少一种选自LiAlH4、NaBH4、LiBH4、(CH3)2NHBH3、NaAlH4、B2H6、NaCNBH3、CaH2、LiH、NaH、KH和双(2-甲氧基乙氧基)二氢化铝钠中的化合物。
6.一种在电化学燃料电池中使用的燃料组合物，其包括：
a)含至少一种表面活性化合物的主要燃料；
b)含至少一种含氢无机化合物的辅助燃料，所述含氢无机化合物的还原电势使得在阳极和氧阴极包括所述含氢无机化合物的电化学电池的热力学可逆电势大于或等于1.56V；和
c)6摩尔/升的KOH水溶液；
其中当燃料组合物用作所述燃料电池的燃料时，所述至少一种表面活性化合物防止所述辅助燃料与燃料电池的阳极催化部位之间的接触。
7.一种在电化学燃料电池中使用的燃料组合物，其包括：
a)含至少一种表面活性化合物的主要燃料；
b)含至少一种含氢无机化合物的辅助燃料，所述含氢无机化合物的还原电势使得在阳极和氧阴极包括所述含氢无机化合物的电化学电池的热力学可逆电势大于或等于1.56V；和
c)pH高于7的电解质；
其中燃料组合物包括2wt％至60wt％的所述主要燃料和1wt％至60wt％的所述辅助燃料；并且其中当燃料组合物用作所述燃料电池的燃料时，所述至少一种表面活性化合物防止所述辅助燃料与燃料电池的阳极催化部位之间的接触。
8.一种产生电能的燃料电池，其包括：
a)阳极；
b)阴极；和
c)燃料组合物，所述燃料组合物包括：
(i)至少一种含氢无机化合物，所述含氢无机化合物的还原电势使得在阳极和氧阴极包括所述含氢无机化合物的电化学电池的热力学可逆电势大于或等于1.56V；和
(ii)至少一种表面活性化合物，所述至少一种表面活性化合物防止所述含氢无机化合物与所述阳极催化部位之间的接触。
9.权利要求8的燃料电池，其中至少一种所述表面活性化合物是醇，和其中至少一种所述含氢无机化合物选自金属氢化物、肼和肼的衍生物。
10.权利要求9的燃料电池，其中所述含氢无机化合物选自LiAlH4、NaBH4、LiBH4、(CH3)2NHBH3、NaAlH4、B2H6、NaCNBH3、CaH2、LiH、NaH、KH和双(2-甲氧基乙氧基)二氢化铝钠。
11.一种产生电的方法，其包括下述步骤：
a)提供具有阴极和阳极的燃料电池；
b)提供一种燃料组合物，所述燃料组合物包括：
(i)至少一种含氢无机化合物，所述含氢无机化合物的还原电势使得在阳极和氧阴极包括所述含氢无机化合物的电化学电池的热力学可逆电势大于或等于1.56V；和
(ii)至少一种表面活性化合物，所述至少一种表面活性化合物防止所述含氢无机化合物与所述阳极催化部位之间的接触；
c)提供连接所述阴极和所述阳极的电路；和
d)使所述燃料组合物与所述阳极接触，以氧化所述燃料组合物。
12.权利要求11的方法，其中至少一种所述表面活性化合物是醇，和其中至少一种所述含氢无机化合物选自金属氢化物、肼和肼的衍生物。
13.权利要求12的方法，其中所述含氢无机化合物选自LiAlH4、NaBH4、LiBH4、(CH3)2NHBH3、NaAlH4、B2H6、NaCNBH3、CaH2、LiH、NaH、KH和双(2-甲氧基乙氧基)二氢化铝钠。
CNB028034368A 2001-01-03 2002-01-03 用于电化学燃料电池的液体燃料组合物 Expired - Fee Related CN1253956C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/752,551 US6554877B2 (en) 2001-01-03 2001-01-03 Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
US09/752,551 2001-01-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1484685A CN1484685A (zh) 2004-03-24
CN1253956C true CN1253956C (zh) 2006-04-26

Family

ID=25026764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028034368A Expired - Fee Related CN1253956C (zh) 2001-01-03 2002-01-03 用于电化学燃料电池的液体燃料组合物

Country Status (18)

Country Link
US (5) US6554877B2 (zh)
EP (1) EP1348014A4 (zh)
JP (1) JP3883509B2 (zh)
KR (1) KR20030072587A (zh)
CN (1) CN1253956C (zh)
AU (1) AU2002241813B2 (zh)
BR (1) BR0206263A (zh)
CA (1) CA2433401A1 (zh)
EC (1) ECSP034681A (zh)
HK (1) HK1061308A1 (zh)
IL (2) IL156624A0 (zh)
MX (1) MXPA03005826A (zh)
NO (1) NO20032961L (zh)
NZ (1) NZ526661A (zh)
PL (1) PL363315A1 (zh)
RU (1) RU2265643C2 (zh)
WO (1) WO2002054506A2 (zh)
ZA (1) ZA200304976B (zh)

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6554877B2 (en) * 2001-01-03 2003-04-29 More Energy Ltd. Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
US6773470B2 (en) * 2001-01-03 2004-08-10 More Energy Ltd. Suspensions for use as fuel for electrochemical fuel cells
US20020155341A1 (en) * 2001-04-19 2002-10-24 More Energy Ltd. Self-managing electrochemical fuel cell and fuel cell anode
US6884530B2 (en) * 2001-05-31 2005-04-26 Sfc, Smart Fuel Cell Ag Method of improving the performance of a direct feed fuel cell
US6727012B2 (en) * 2001-11-09 2004-04-27 Hydrogenics Corporation Method and apparatus for generating hydrogen inside of a fuel cell
US6982128B2 (en) 2002-01-28 2006-01-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Co-catalyst proton exchange membrane fuel cell utilizing borohydride fuels
US7691527B2 (en) * 2002-04-24 2010-04-06 Petillo Phillip J Method and apparatus for generating hydrogen
RU2230400C1 (ru) * 2002-11-18 2004-06-10 Закрытое акционерное общество "Индепендент Пауэр Технолоджис" "ИПТ" Спиртово-воздушный топливный элемент
US6758871B2 (en) * 2002-11-20 2004-07-06 More Energy Ltd. Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
US7354461B2 (en) * 2003-02-28 2008-04-08 Uop Llc Solid fuels for fuel cells
US7507491B2 (en) * 2003-03-11 2009-03-24 More Energy Ltd. Self-contained fuel cell and cartridge therefor
US7169497B2 (en) * 2003-05-15 2007-01-30 The Gillette Company Electrochemical cells
US7513978B2 (en) 2003-06-18 2009-04-07 Phillip J. Petillo Method and apparatus for generating hydrogen
US8613297B2 (en) 2003-07-29 2013-12-24 Societe Bic Fuel supply systems having operational resistance
US8002853B2 (en) 2003-07-29 2011-08-23 Societe Bic Hydrogen-generating fuel cell cartridges
US9337501B2 (en) 2003-07-29 2016-05-10 Intelligent Energy Limited Hydrogen-generating fuel cell cartridges
US20050058882A1 (en) * 2003-08-06 2005-03-17 Vladimir Meiklyar Anode for liquid fuel cell
US7344571B2 (en) * 2003-08-14 2008-03-18 The Gillette Company Hydrogen generator
US20060180464A1 (en) * 2003-08-19 2006-08-17 Linnard Griffin Apparatus and method for the controllable production of hydrogen at an accelerated rate
US20060188436A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Linnard Griffin Apparatus and method for the production of hydrogen
US7314493B2 (en) * 2003-10-17 2008-01-01 The Gillette Company Fuel composition in fuel cartridges for DMFCs
US7241521B2 (en) 2003-11-18 2007-07-10 Npl Associates, Inc. Hydrogen/hydrogen peroxide fuel cell
US7244345B1 (en) * 2003-11-19 2007-07-17 Medis Technologies Ltd. Electrochemical method and sensor for the detection of traces of explosives
US20050109162A1 (en) * 2003-11-24 2005-05-26 Linnard Griffin Apparatus and method for the reduction of metals
US7642742B2 (en) * 2003-12-01 2010-01-05 Societe Bic Fuel cell system with fuel supply monitoring system and method of use
US7591864B2 (en) * 2004-01-09 2009-09-22 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Catalysts for the evolution of hydrogen from borohydride solution
US20050155279A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-21 Gennadi Finkelshtain Storage-stable fuel concentrate
US7004207B2 (en) * 2004-01-16 2006-02-28 More Energy Ltd. Refilling system for a fuel cell and method of refilling a fuel cell
US20050158609A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-21 Gennadi Finkelshtain Hydride-based fuel cell designed for the elimination of hydrogen formed therein
WO2005082024A2 (en) * 2004-02-24 2005-09-09 Ini Power Systems, Inc. Fuel cell apparatus and method of fabrication
US20050233190A1 (en) * 2004-04-15 2005-10-20 Gennadi Finkelshtain Fuel cell with removable/replaceable cartridge and method of making and using the fuel cell and cartridge
US20050260481A1 (en) * 2004-05-20 2005-11-24 Gennadi Finkelshtain Disposable fuel cell with and without cartridge and method of making and using the fuel cell and cartridge
US7534510B2 (en) 2004-09-03 2009-05-19 The Gillette Company Fuel compositions
US20060057435A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-16 Medis Technologies Ltd Method and apparatus for preventing fuel decomposition in a direct liquid fuel cell
US20060088744A1 (en) * 2004-09-15 2006-04-27 Markoski Larry J Electrochemical cells
US20060147789A1 (en) * 2004-10-07 2006-07-06 More Energy Ltd., Gas blocking anode for a direct liquid fuel cell
KR101109446B1 (ko) 2005-02-16 2012-02-08 소시에떼 비아이씨 작동 저항을 구비한 연료 공급원 장치
CN104554830B (zh) * 2005-02-16 2017-09-19 智能能源有限公司 具有操作阻力的燃料补给***装置
WO2006090207A2 (en) * 2005-02-23 2006-08-31 More Energy Ltd. Anode for liquid fuel cell
US7727293B2 (en) 2005-02-25 2010-06-01 SOCIéTé BIC Hydrogen generating fuel cell cartridges
WO2006102302A2 (en) * 2005-03-22 2006-09-28 More Energy, Ltd. Method of producing fuel dispersion for a fuel cell
EA200702038A1 (ru) * 2005-03-22 2008-02-28 Мор Энерджи, Лтд. Композиция топлива для топливных элементов
JP5213090B2 (ja) * 2005-04-05 2013-06-19 独立行政法人産業技術総合研究所 直接液体燃料型燃料電池、燃料電池システム及び直接液体燃料型燃料電池用液体燃料
US7585580B1 (en) 2005-05-04 2009-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Direct reacting anolyte-catholyte fuel cell for hybrid energy sources
TW200644324A (en) 2005-06-13 2006-12-16 Bic Soc Hydrogen generating fuel cell cartridges
JP2008544453A (ja) 2005-06-13 2008-12-04 ソシエテ ビック 水素発生燃料電池カートリッジ
BRPI0613411A2 (pt) 2005-07-18 2011-01-11 Bic Soc fonte de combustìvel conectável a um sistema de célula de combustìvel, sistema de célula de combustìvel
US20070154774A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-05 More Energy Ltd. Hydrophilized anode for a direct liquid fuel cell
CN102751520A (zh) * 2005-10-03 2012-10-24 法商Bic公司 燃料电池盒中产生氢效率的优化
US8408246B2 (en) 2005-10-05 2013-04-02 Societe Bic Fuel cartridge for fuel cells
US20070077480A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Curello Andrew J Scavenger materials in fuel cartridge
US7779856B2 (en) 2005-10-05 2010-08-24 Societe Bic Fuel cartridge of a fuel cell with fuel stored outside fuel liner
KR100723388B1 (ko) * 2005-11-25 2007-05-30 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 연료 조성물 및 이를 이용한 연료전지
US20070122667A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Kelley Richard H Fuel cell system with integrated fuel processor
KR100837395B1 (ko) * 2005-12-28 2008-06-12 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 연료 조성물 및 이를 이용한 연료전지
US8196894B2 (en) * 2006-01-06 2012-06-12 Societe Bic Check valves for fuel cartridges
US8016899B2 (en) * 2006-02-18 2011-09-13 Eion Energy Corporation Composite fuels for hydrogen generation
US20070212578A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-13 More Energy Ltd. Direct liquid fuel cell comprising a hydride fuel and a gel electrolyte
US20070218339A1 (en) * 2006-03-14 2007-09-20 More Energy Ltd. Leak-proof liquid fuel cell
US7923168B2 (en) * 2006-05-26 2011-04-12 Florida State University Research Foundation Microjet reactant delivery system for use in fuel cells
TWI416789B (zh) * 2006-06-09 2013-11-21 Bing Joe Hwang 一種具催化性之液體燃料
US20070290404A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-20 More Energy Ltd. Process for making a framed electrode
US20070298306A1 (en) * 2006-06-27 2007-12-27 More Energy Ltd. Stationary cartridge based fuel cell system, fuel cell power supply system, and method of activating the fuel cell
US20080003468A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 More Energy Ltd. Fuel cell system and method of activating the fuel cell
US8235077B2 (en) * 2006-09-14 2012-08-07 Societe Bic Device for refilling a fuel cartridge for a fuel cell
US8158300B2 (en) * 2006-09-19 2012-04-17 Ini Power Systems, Inc. Permselective composite membrane for electrochemical cells
EP1918354A1 (de) * 2006-10-13 2008-05-07 Cognis Oleochemicals GmbH Brennstoffzubereitungen die Glycerin enthalten
US20080182745A1 (en) * 2007-01-30 2008-07-31 More Energy Ltd. Supported platinum and palladium catalysts and preparation method thereof
US8551667B2 (en) * 2007-04-17 2013-10-08 Ini Power Systems, Inc. Hydrogel barrier for fuel cells
US20080274384A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-06 More Energy Ltd. Self-regulating hydrogen generator for use with a fuel cell
EP2001068A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-10 National Taiwan University of Science and Technology Catalytic liquid fuel
US20090029196A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 More Energy Ltd. Dry method of making a gas diffusion electrode
US20100064584A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 In Tae Bae Hydrogen generator
EP2269253A1 (en) 2008-11-12 2011-01-05 Ramot at Tel-Aviv University Ltd. A direct liquid fuel cell having hydrazine or derivatives thereof as fuel
JP5882738B2 (ja) * 2008-11-25 2016-03-09 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 有機発光ダイオードの短絡防止
US20100152031A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 More Energy Ltd. High activity electrocatalyst
US8163429B2 (en) * 2009-02-05 2012-04-24 Ini Power Systems, Inc. High efficiency fuel cell system
US20110274990A1 (en) * 2010-05-07 2011-11-10 Yang G Xu Methanol and Hydrogen Peroxide Fuel Cell with Hydroxyl Ion Exchange Membrane
WO2012049616A1 (en) 2010-10-14 2012-04-19 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. A direct liquid fuel cell having ammonia borane, hydrazine, derivatives thereof or/and mixtures thereof as fuel
US8783304B2 (en) 2010-12-03 2014-07-22 Ini Power Systems, Inc. Liquid containers and apparatus for use with power producing devices
US9065095B2 (en) 2011-01-05 2015-06-23 Ini Power Systems, Inc. Method and apparatus for enhancing power density of direct liquid fuel cells
JP5742394B2 (ja) * 2011-04-04 2015-07-01 大日本印刷株式会社 固体高分子形燃料電池のエージング方法、及び固体高分子形燃料電池の発電システム
US8945368B2 (en) 2012-01-23 2015-02-03 Battelle Memorial Institute Separation and/or sequestration apparatus and methods
WO2023043302A1 (ru) * 2021-09-16 2023-03-23 Игорь Геннадьевич ДАВЫДОВ Способ активации топливных элементов

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3122585A (en) * 1959-09-14 1964-02-25 Callery Chemical Co Production of dimethylamine-borane
DE1243493B (de) * 1961-02-04 1967-06-29 Bayer Ag Waessriges Bad zur chemischen Abscheidung von borhaltigen Metallueberzuegen
GB1011076A (en) * 1961-12-05 1965-11-24 Varta Ag A method of operating galvanic fuel cells
US3346506A (en) * 1963-10-14 1967-10-10 Foote Mineral Co Hydrogen-generating composition and use
US4081252A (en) * 1976-06-16 1978-03-28 Hans Osborg Method of improving combustion of fuels and fuel compositions
US4390605A (en) 1977-11-18 1983-06-28 Marhanka Frank D Source of electricity
US4141801A (en) * 1977-12-15 1979-02-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fuel cell anode electrode, method of making the fuel cell anode electrode, and fuel cell containing the fuel cell anode electrode
US4262065A (en) 1979-07-30 1981-04-14 Altus Corporation Additive for lithium batteries
DE3238963A1 (de) * 1982-10-21 1984-04-26 Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt Farblose stabilisierte natrium- und kaliumalkoholate sowie loesungen starker basen in alkoholen
US5084144A (en) * 1990-07-31 1992-01-28 Physical Sciences Inc. High utilization supported catalytic metal-containing gas-diffusion electrode, process for making it, and cells utilizing it
US5185218A (en) * 1990-12-31 1993-02-09 Luz Electric Fuel Israel Ltd Electrodes for metal/air batteries and fuel cells and metal/air batteries incorporating the same
US5234617A (en) * 1992-04-20 1993-08-10 Kathleen B. Hunter Aqueous liquid bleach compositions with fluorescent whitening agent and polyvinyl pyrrolidone or polyvinyl alcohol
JP3286744B2 (ja) * 1993-05-24 2002-05-27 奥野製薬工業株式会社 非導電性材料表面に電気めっき層を直接形成する方法
US5773162A (en) * 1993-10-12 1998-06-30 California Institute Of Technology Direct methanol feed fuel cell and system
US5846669A (en) 1994-05-12 1998-12-08 Illinois Institute Of Technology Hybrid electrolyte system
KR0124985B1 (ko) * 1994-08-17 1997-12-15 심상철 알칼리형 연료 전지
US5573866A (en) 1995-05-08 1996-11-12 International Fuel Cells Corp. Direct methanol oxidation polymer electrolyte membrane power system
US5804329A (en) 1995-12-28 1998-09-08 National Patent Development Corporation Electroconversion cell
US5905740A (en) * 1997-04-08 1999-05-18 Seagate Technology, Inc. Apparatus and method for error correction
US5853458A (en) * 1997-04-28 1998-12-29 Gavlin Associates, Inc Glycol solvents and method thereof
US5904740A (en) 1997-06-03 1999-05-18 Motorola, Inc. Fuel for liquid feed fuel cells
US6132895A (en) * 1998-03-09 2000-10-17 Motorola, Inc. Fuel cell
JP2001019401A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Seijiro Suda 水素発生剤及びそれを用いる水素発生方法
US6534033B1 (en) * 2000-01-07 2003-03-18 Millennium Cell, Inc. System for hydrogen generation
US20020015869A1 (en) * 2000-08-03 2002-02-07 Seijirau Suda Liquid fuel cell
GB0025989D0 (en) * 2000-10-24 2000-12-13 Shipley Co Llc Plating catalysts
DE10057679A1 (de) * 2000-11-21 2002-05-29 Forschungszentrum Juelich Gmbh Brennstoffzellenstapel mit Kreislaufführung
US6554877B2 (en) * 2001-01-03 2003-04-29 More Energy Ltd. Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
US6921593B2 (en) * 2001-09-28 2005-07-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel additives for fuel cell
US6737184B2 (en) * 2001-11-09 2004-05-18 Hydrogenics Corporation Chemical hydride hydrogen generation system and an energy system incorporating the same
US6818334B2 (en) * 2002-06-06 2004-11-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Accelerated hydrogen generation through reactive mixing of two or more fluids
US6758871B2 (en) * 2002-11-20 2004-07-06 More Energy Ltd. Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells

Also Published As

Publication number Publication date
HK1061308A1 (en) 2004-09-10
CN1484685A (zh) 2004-03-24
WO2002054506A2 (en) 2002-07-11
RU2265643C2 (ru) 2005-12-10
WO2002054506A3 (en) 2002-10-03
MXPA03005826A (es) 2005-02-14
IL156624A (en) 2007-07-24
US20060183008A1 (en) 2006-08-17
EP1348014A2 (en) 2003-10-01
NZ526661A (en) 2004-12-24
US6562497B2 (en) 2003-05-13
JP2004517176A (ja) 2004-06-10
US20020142196A1 (en) 2002-10-03
NO20032961D0 (no) 2003-06-27
ECSP034681A (es) 2003-10-28
BR0206263A (pt) 2004-07-27
KR20030072587A (ko) 2003-09-15
CA2433401A1 (en) 2002-07-11
NO20032961L (no) 2003-09-03
US6554877B2 (en) 2003-04-29
AU2002241813B2 (en) 2007-05-24
ZA200304976B (en) 2003-10-29
JP3883509B2 (ja) 2007-02-21
IL156624A0 (en) 2004-01-04
PL363315A1 (en) 2004-11-15
US20020094459A1 (en) 2002-07-18
US20030207157A1 (en) 2003-11-06
EP1348014A4 (en) 2005-02-23
US20020083640A1 (en) 2002-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1253956C (zh) 用于电化学燃料电池的液体燃料组合物
US6758871B2 (en) Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
AU2002241813A1 (en) Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
US6773470B2 (en) Suspensions for use as fuel for electrochemical fuel cells
US8142954B2 (en) Fuel composition for fuel cell and fuel cell using the same
AU2007200035B2 (en) Liquid fuel compositions for electrochemical fuel cells
CN1311583C (zh) 用作电化学燃料电池的燃料的悬浮液
KR100508672B1 (ko) 소듐보로하이드라이드가 함유된 액체연료를 사용하는연료전지
IL164331A (en) Suspensions for use as fuel for electrochemical fuel cells

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1061308

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060426

Termination date: 20100203