專利名稱：諸如燃料電池這樣的具有沸石膜的電解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改良的電解反應(yīng)器。
電解反應(yīng)器是這樣的反應(yīng)器，即其中的化學(xué)反應(yīng)是通過(guò)電方法引發(fā)發(fā)生的，例如一種液體化合物或離子溶液被添加或者從其中脫去一個(gè)或多個(gè)電子而形成產(chǎn)物，例如在從鹽生產(chǎn)氫氧化鈉和氯時(shí)。另一個(gè)主要的電解工藝是從鋁土礦生產(chǎn)鋁。
有很大范圍的化學(xué)過(guò)程(尤其是電有機(jī)合成)在理論上可應(yīng)用電解反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行，并且這類過(guò)程應(yīng)具有在溶液中進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，不需應(yīng)用高溫，而且通常能以終產(chǎn)物的高選擇性方式進(jìn)行，如果有的話，也只有很少的副反應(yīng)。
在一類電解反應(yīng)器中存在盛有電解質(zhì)的獨(dú)立的陰極室和陽(yáng)極室。陰極或陽(yáng)極在所需終產(chǎn)品的生產(chǎn)中可起積極作用，例如它們可呈催化劑的形式或者它們可從導(dǎo)電材料制作，該導(dǎo)電材料對(duì)與之接觸的液體呈惰性。
陽(yáng)極室和陰極室需要隔離以防兩室的液體擴(kuò)散而引起操作效能的喪失，毒化電極等。然而，電流必定流過(guò)電解質(zhì)并且生產(chǎn)率是電流的一個(gè)因素。要有適量的電流流過(guò)電解質(zhì)而不能存在兩室間液體的流通這一要求實(shí)際上難以達(dá)到，不管人們提出了很多建議以及電化學(xué)反應(yīng)在理論上引人注目，但這一直是電化學(xué)方法的極有限應(yīng)用的主要原因之一。
電化學(xué)反應(yīng)器的一個(gè)特別廣泛的應(yīng)用是燃料電池。
在一類典型的燃料電池中，每個(gè)室是由兩面涂有催化劑(例如由鉑和釕制備的)的膜分開(kāi)。陽(yáng)極室可盛有燃料于水中的溶液，而陰極室則盛有作為氧化劑的空氣。
應(yīng)用有機(jī)燃料的燃料電池的一個(gè)問(wèn)題是燃料能從陽(yáng)極室擴(kuò)散到陰極室，于是會(huì)在陰極引起自身放電反應(yīng)，導(dǎo)致更低的電池電壓和效率。對(duì)于有機(jī)燃料的氧化呈惰性的陰極能在陰極催化劑表面吸附有機(jī)分子，這將導(dǎo)致它們的氧還原效率的降低。
此外，有機(jī)燃料蒸汽通常是有害的，它們的逸出會(huì)導(dǎo)致形成爆炸性混合物。
一類人們熟知的燃料電池應(yīng)用甲醇作燃料，并且液體燃料電池比氫燃料電池具有良好的已測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。已提出了其它液體燃料，而且在理論上，任何可氧化的液體可用作所述燃料。
當(dāng)甲醇與催化劑接觸時(shí)，它分解而產(chǎn)生氫離子、二氧化碳和電子。電子流出電池而產(chǎn)生電流。氫離子遷移穿過(guò)膜到達(dá)電池的另一邊，與來(lái)自空氣的氧結(jié)合而形成水。水和CO2是該電池僅有的廢產(chǎn)物。但是，應(yīng)用現(xiàn)有的膜，液態(tài)甲醇和甲醇蒸汽能擴(kuò)散通過(guò)膜，并且甲醇和甲醇蒸汽從陽(yáng)極室到陰極室的穿越會(huì)毒化現(xiàn)有的陰極而降低電池電壓，損失效率。因此需要這樣一種膜它不能透過(guò)甲醇但能透過(guò)氫離子和水。迄今，已應(yīng)用了基于氟化膜的膜，該膜由Du Pont制作并以商品名“Nafion”銷售。該膜基本上由四氟乙烯與全氟乙烯基單體構(gòu)成，該單體具有磺酸鹽功能基，能傳導(dǎo)質(zhì)子而提供功能基。該昂貴的滲漏膜被公認(rèn)為該電池設(shè)計(jì)的最弱部分。
已開(kāi)發(fā)了對(duì)甲醇和甲醇蒸汽具有更低滲透性的其它膜，例如聚吲唑(polybenzidazole)或聚咪唑，但這些膜具有更低的離子電導(dǎo)率。
我們現(xiàn)已應(yīng)用不同類型的膜設(shè)計(jì)了電解反應(yīng)器電池，它減少了現(xiàn)有反應(yīng)器的問(wèn)題。
本發(fā)明提供了一種電解反應(yīng)器，它包括通過(guò)沸石膜隔離的陽(yáng)極室和陰極室，并且其中的陽(yáng)極室適合盛裝呈流體形式的第一種化合物，而陰極室則適合盛裝呈流體形式的第二種化合物，而且其中電流可流過(guò)第一種化合物和第二種化合物，所述第一種化合物和/或第二種化合物通過(guò)電流的流通而被化學(xué)轉(zhuǎn)變。
在燃料電池的情況下，陽(yáng)極室盛有可氧化的燃料，陰極室則適合盛裝空氣或其它氧化劑，存在一種能催化所述燃料的氧化的催化劑。燃料電池中的電解質(zhì)可以呈酸性或堿性，當(dāng)該電解質(zhì)呈酸性時(shí)，則所述沸石膜應(yīng)基本耐酸；當(dāng)該電解質(zhì)呈堿性時(shí)，則所述膜應(yīng)基本耐堿。陰極可包括這樣的催化劑例如該催化劑可以是鉑或鉑族金屬配合物。
所述沸石膜可通過(guò)由大致耐酸的沸石(例如含很少的鋁或者不含鋁的沸石和沸石類原料)形成而基本上不受酸的影響，或者該沸石膜被處理而使其表面大致耐酸。
可被用于本發(fā)明的典型沸石包括但不限于沸石3A、4A、5A、13X、X、Y、ZSM5、MPOs、SAPOs、Silicalite、β、θ、ετχ。
當(dāng)所述電解質(zhì)呈堿性時(shí)，則該沸石膜可通過(guò)由大致耐堿的沸石(例如在高溫下在pH10和以上長(zhǎng)時(shí)間耐堿的沸石和沸石類原料)形成而基本上不受堿的影響。參見(jiàn)D.W.Breck“沸石分子篩”(“Zeolite MolecularSieves”)，1974，p.276，例如沸石P。
在堿性燃料電池中，所述電解質(zhì)可以是任何已知的電解質(zhì)，例如堿金屬鹽或氫氧化物、堿土金屬鹽或稀土金屬鹽，優(yōu)選應(yīng)用碳酸鹽，因?yàn)檫@些鹽排放二氧化碳。合適的鹽包括碳酸鈉、碳酸氫鈉及其混合物，例如，所述電解質(zhì)可以是緩沖碳酸鹽/碳酸氫鹽溶液。一般的pH在10～11的范圍內(nèi)?？杀粦?yīng)用的堿土金屬鹽包括碳酸銫等。
本發(fā)明的燃料電池可以是這類的它應(yīng)用有機(jī)燃料和液態(tài)水或者有機(jī)燃料和水蒸汽。當(dāng)應(yīng)用水蒸汽和有機(jī)燃料時(shí)，該蒸汽可在盛有燃料和水蒸汽混合物的加熱的容器內(nèi)生成并被加料入該燃料電池的陽(yáng)極室中。這就使燃料電池在更高溫度下工作，效率相應(yīng)地增大。
沸石膜的一個(gè)特征是，它們將允許水分子和水蒸汽通過(guò)它們的孔但將會(huì)阻止液相和蒸汽相中更大的分子(例如甲醇、乙醇、甲酸鹽如甲酸鈉分子)通過(guò)。親水性沸石膜也可允許水分子和水蒸汽通過(guò)該膜，但阻止有機(jī)分子通過(guò)。
為了增大電池的電導(dǎo)率，優(yōu)選減小陰極和陽(yáng)極之間的液體通路長(zhǎng)度，可這樣實(shí)現(xiàn)，例如，通過(guò)使沸石膜與陽(yáng)極或陰極接觸，或者可以將沸石膜大致與陽(yáng)極和陰極接觸，于是形成包括陽(yáng)極/沸石膜/陰極的“夾心結(jié)構(gòu)”，所述電解質(zhì)基本上含于該沸石膜的孔中。
可應(yīng)用單獨(dú)的沸石類膜來(lái)阻止燃料蒸汽例如從陽(yáng)極室逸入大氣。該膜必需能透過(guò)產(chǎn)生的廢產(chǎn)物(例如二氧化碳和水)，但不能透過(guò)燃料。這對(duì)于揮發(fā)性燃料(例如甲醇)特別有利，并且使這類燃料電池可在更高溫度(例如80～90℃)下工作，而沒(méi)有有害的氣體逸入空氣或者沒(méi)有形成爆炸性混合物的危險(xiǎn)性。
由于燃料(例如甲醇等)不能通過(guò)沸石膜擴(kuò)散入陰極室，所以將不會(huì)有燃料從陰極室逸出。這樣，燃料電池中沸石膜的應(yīng)用比現(xiàn)有膜的應(yīng)用具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。沸石膜應(yīng)大致無(wú)裂縫，并且應(yīng)大致沒(méi)有缺陷，否則就會(huì)讓甲醇分子通過(guò)。
合適的沸石膜被描述于共同未決的專利申請(qǐng)PCT/GB 95/02221、PCT/GB 97/00635、PCT/GB 97/00928中，合適的電極被描述于美國(guó)專利5,470,073中。
所述沸石膜是通過(guò)常規(guī)凝膠法(例如描述于上述申請(qǐng)的方法)制作的，并且用硅酸或其它化合物處理它們的表面而消除缺陷。
優(yōu)選地，在應(yīng)用時(shí)，該膜厚度是0.1μm～100μm。沸石膜的孔隙大到足以允許水分子(2.6)通過(guò)，但小到足以阻止燃料分子(3.8)通過(guò)。雖然通常提出的燃料是甲醇，但可應(yīng)用其它燃料，例如甲醇，乙醇，甲酸酯(例如甲酸乙酯)，醚(例如甲基叔丁基醚)和烴，并且可相應(yīng)地調(diào)節(jié)孔徑和/或沸石膜對(duì)電解質(zhì)的親和性以防止燃料分子通過(guò)。
通過(guò)所述膜的孔的電解質(zhì)的存在引起通過(guò)膜的離子電導(dǎo)性，并且可任選處理該膜而使它的電導(dǎo)性更好。
可制作大致耐酸的膜的原料優(yōu)選是鋁含量低的原料，例如絲光沸石或菱沸石，或者是不含鋁的沸石類化合物，例如silicalite、磷酸鎵、USY、EDY、FDY、VPI-5、LZ 210(描述于美國(guó)專利4,711,770和其它專利中)，或者是通過(guò)硅鋁酸鹽的選擇性脫鋁而形成的原料(例如描述于美國(guó)專利5,242,676中的那些)，或者是通過(guò)在硅鋁酸鹽中富集硅而形成的原料(例如描述于美國(guó)專利5,503,02A和4,610,856A和EP82211A中的，還有描述于D.W.Breck“沸石分子篩”，1974，p.503中的)。
不耐酸的膜例如可通過(guò)鈍化其表面而被處理，例如通過(guò)在其表面形成一層酸惰性物質(zhì)，例如一層二氧化硅、氧化釔、氧化鋯、碳、鉑、鉻、金或其它耐酸的介質(zhì)。
如果膜孔太大，它們可通過(guò)用磺酸(例如乙烯基磺酸)或者用硅酸或TEOS處理而“收縮”。
應(yīng)用于本發(fā)明的燃料電池的設(shè)計(jì)可以是任何已知的設(shè)計(jì)，其中一層膜將陽(yáng)極室和陰極室隔離。可應(yīng)用的陽(yáng)極和陰極是任何已知的陽(yáng)極和陰極。本發(fā)明涉及用前述沸石膜替換以前公開(kāi)的膜。優(yōu)選的電極由A.Tseung描述于“燃料電池的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)”(“Fuel cells Past Presentand Future”)，ISBN 1861660677，Greenwich University Press 1998中。
另一類燃料電池是可再充電的燃料電池，它基于化合物在陽(yáng)極上的脫氫，氫通過(guò)一層膜擴(kuò)散到陰極并在陰極被電化學(xué)氧化。在充電循環(huán)中，該過(guò)程被逆轉(zhuǎn)；這實(shí)際上是一種貯氫的方法。已提出了應(yīng)用環(huán)己烷的這種方法，環(huán)己烷被還原成苯，但試用過(guò)的膜是銀-鈀膜，該膜昂貴而使該方法不實(shí)用。
通過(guò)應(yīng)用沸石膜，氫能擴(kuò)散通過(guò)該膜，但環(huán)己烷或苯都不能擴(kuò)散通過(guò)而達(dá)到另一室。
本發(fā)明還提供了一種可再充電的燃料電池，它包括通過(guò)沸石膜隔離的陽(yáng)極室和陰極室，并且其中的陽(yáng)極室適合盛裝呈流體形式的第一種化合物，它能在陽(yáng)極被脫氫而產(chǎn)生電流，該脫氫反應(yīng)可通過(guò)以相反方向使電流流經(jīng)該電池而被逆轉(zhuǎn)，于是重新形成第一種化合物。
陰極可以是空氣電極，所以當(dāng)?shù)谝环N化合物是環(huán)己烷(它被脫氫成為苯)時(shí)，所述沸石膜將阻止環(huán)己烷和苯擴(kuò)散入陰極室，否則它們會(huì)毒化該電極，但仍然允許氫擴(kuò)散通過(guò)該膜。
可通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的電化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行的另一個(gè)反應(yīng)是二氧化碳被還原成甲酸和甲醇，應(yīng)用沸石膜阻止有機(jī)化合物擴(kuò)散到陽(yáng)極室而氧化陽(yáng)極。
附后的示意1(它示出燃料電池)闡述了本發(fā)明。
圖中，陽(yáng)極(1)和陰極(2)與酸電解質(zhì)溶液(3)接觸。甲醇或其它燃料處于陽(yáng)極室(4)中?？諝?氧)被充入陰極室(5)。酸溶液(6)含于膜(7)的孔中。在(8)處存在鉑/釕/碳催化劑，在(9)處則存在鉑/碳催化劑。
對(duì)甲醇來(lái)說(shuō)，發(fā)生示于圖中的反應(yīng)。應(yīng)用本發(fā)明的沸石膜阻止了甲醇或甲醇蒸汽通過(guò)而到達(dá)陰極，但允許通過(guò)跨過(guò)該膜的鹽橋而通過(guò)該膜進(jìn)行傳導(dǎo)。
實(shí)施例為了測(cè)試沸石膜的耐酸性和離子電導(dǎo)性，組裝了圖2的裝置，該裝置包括兩個(gè)玻璃室(11)和(12)，它們之間是一層沸石膜(15)，用硅氧烷密封劑(6)密封，于是兩室之間只有通過(guò)膜(15)的通道。在室(11)中是鉑反電極(17)，而在室(12)中則是特氟隆(RTM)PT/C陰極(14)，這兩個(gè)室都可裝填電解質(zhì)。
酸電解質(zhì)用1摩爾硫酸在室溫下填充該裝置。陰極在0.5V、500mV下給出70mA/cm2(與RHE比較)。當(dāng)往室中添加0.5摩爾甲醇或0.5M甲酸乙酯時(shí)，在3小時(shí)的測(cè)試期間陰極性能無(wú)變化。當(dāng)移去該膜后，陰極性能降至10mA/cm2，表明甲醇和甲酸乙酯嚴(yán)重毒化了氧還原活性。
堿性電解質(zhì)用緩沖Na2CO3/NaHCO3電解質(zhì)重復(fù)了所述試驗(yàn)。按PCT/GB95/02221的實(shí)施例3制備了厚度為20微米的膜，將該膜浸泡在電解質(zhì)溶液中并測(cè)定了它的性能。
結(jié)果1.沸石膜用該電解質(zhì)溶液浸泡的情況下Na2CO3/NaHCO3電解質(zhì)溶液的性能。
1.1 0.5M Na2CO3/0.5M NaHCO3的電導(dǎo)率溫度℃ 電導(dǎo)率 歐姆-1·厘米-125 0.082440 0.103460 0.13121.2 0.5M Na2CO3/0.5M NaHCO3的電阻率溫度℃ 電阻率 歐姆·-厘米25 12.140 9.760 7.6
1.3 用0.5M Na2CO3/0.5M NaHCO3浸泡的沸石膜的電阻溫度℃ 電阻 歐姆25 1.140 0.960 0.82.半電池特性-2.1陽(yáng)極特性陽(yáng)極Pt-Ru-WO3/C(1∶0.5∶1∶7.5 W/W)，Pt-Ru載荷～2mg·cm-2溶液0.5M Na2CO3/0.5M NaHCO3/1.0M CH3OH特性CH3OH氧化，0.25V(與RHE比較)，20mA·cm-2，60℃下2.2陰極特性陽(yáng)極Pt/C(0.5∶9，5 W/W)，Pt載荷～1mg·cm--2溶液0.5M Na2CO3/0.5M NaHCO3特性O(shè)2還原，0.7V(與RHE比較)，20mA·cm-2，60℃下陽(yáng)極包覆了特氟隆，涂有一薄層Nafion分散體，魯金尖(the Luggintip)與工作電極的距離是～2mm。
陰極包覆了特氟隆，沒(méi)有沸石膜，不存在CH3OH時(shí)給出0.7V 20mAcm-2(在靜態(tài)空氣中)，添加了1M CH3OH，于是由于氧還原反應(yīng)的毒化以及在Pt部位和C部位之間由于甲醇的氧化而產(chǎn)生短路電流而使性能降至0.3V 20mA cm-2。
當(dāng)將沸石膜置于陽(yáng)極室和陰極室之間時(shí)，不管陽(yáng)極室中是否存在甲醇，陰極性能都保持恒定。
3.整個(gè)電池性能通過(guò)這樣制作了膜將沸石膜淀積到陰極上，再在沸石膜表面涂覆陽(yáng)極催化劑和鎳屏蔽膜，整個(gè)電池性能在20mA/cm2下給出0.25V，該性能在60℃下的3小時(shí)測(cè)試期間保持穩(wěn)定。
應(yīng)用沸石膜與緩沖Na2CO3/NaHCO3電解質(zhì)給出足夠的離子電導(dǎo)率，是CO2排放性的，在高達(dá)60℃的測(cè)試溫度下和長(zhǎng)達(dá)一周的測(cè)試期間沒(méi)有檢測(cè)到對(duì)膜的腐蝕。
圖3示出了存在和不存在甲醇時(shí)空氣陰極上的電流密度對(duì)時(shí)間的圖，其中-Pt/C 5％ (工作電極)SCE(參比電極)Pt黑 25℃(反電極)電解質(zhì)溶液-0.5M Na2CO3/0.5M NaHCO3CA 01 無(wú)CH3OHCA311M CH3OH可見(jiàn)，在0.7V(與RHE比較)時(shí)的陰極特性表明，膜的應(yīng)用導(dǎo)致未被甲醇毒化。
權(quán)利要求
1.一種電解反應(yīng)器，它包括通過(guò)沸石膜隔離的陽(yáng)極室和陰極室，并且其中的陽(yáng)極室適合盛裝呈流體形式的第一種化合物，而陰極室則適合盛裝呈流體形式的第二種化合物，而且其中電流可流過(guò)第一種化合物和第二種化合物，所述第一種化合物和/或第二種化合物通過(guò)電流的流通而被化學(xué)轉(zhuǎn)變。
2.權(quán)利要求1的電解反應(yīng)器，其中所述陽(yáng)極室適合盛裝可氧化的燃料，所述陰極室則適合盛裝空氣或其它氧化劑，存在一種能催化所述燃料的氧化的催化劑。
3.權(quán)利要求1的電解反應(yīng)器，它包括通過(guò)沸石膜隔離的陽(yáng)極室和陰極室，并且其中的陽(yáng)極室盛有呈流體形式的第一種化合物，而陰極室則盛有呈流體形式的第二種化合物，其中在陽(yáng)極室和陰極室中以及在沸石膜的孔中有電解質(zhì)，而且其中電流可流過(guò)第一種化合物和第二種化合物，所述第一種化合物和/或第二種化合物通過(guò)電流的流通而被化學(xué)轉(zhuǎn)變。
4.權(quán)利要求3或4的電解反應(yīng)器，其中所述陽(yáng)極室盛有可氧化的燃料，所述陰極室則盛有空氣或其它氧化劑，存在一種能催化所述燃料的氧化的催化劑。
5.權(quán)利要求3的電解反應(yīng)器，其中所述電解質(zhì)呈堿性，并且所述膜基本上是耐堿的。
6.權(quán)利要求5的電解反應(yīng)器，其中所述電解質(zhì)是堿金屬鹽或氫氧化物、堿土金屬鹽或稀土金屬鹽。
7.權(quán)利要求5的電解反應(yīng)器，其中所述電解質(zhì)是碳酸鹽。
8.權(quán)利要求6的電解反應(yīng)器，其中所述電解質(zhì)是碳酸鈉、碳酸氫鈉或者碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物。
9.權(quán)利要求3或4的電解反應(yīng)器，其中所述電解質(zhì)呈酸性，并且所述沸石膜基本上是耐酸的。
10.權(quán)利要求9的電解反應(yīng)器，其中對(duì)所述沸石膜進(jìn)行處理而使其表面基本上耐酸。
11.權(quán)利要求9的電解反應(yīng)器，其中所述沸石膜是由含很少的鋁或不含鋁的大致耐酸的沸石和沸石類原料形成的。
12.權(quán)利要求2和4～11任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，其中所述陰極包括所述催化劑。
13.權(quán)利要求12的電解反應(yīng)器，其中所述催化劑是鉑或鉑族金屬配合物。
14.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，其中所述沸石膜與陽(yáng)極或陰極接觸。
15.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，其中所述沸石膜與陽(yáng)極和陰極接觸，于是形成包括陽(yáng)極/沸石膜/陰極的夾心結(jié)構(gòu)，所述電解質(zhì)基本上含于該沸石膜的孔中。
16.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，它是一種燃料電池，其中第一種化合物是有機(jī)燃料。
17.權(quán)利要求16的燃料電池，其中第一種化合物是有機(jī)燃料和液態(tài)水或者有機(jī)燃料和水蒸汽。
18.權(quán)利要求17的燃料電池，其中第一種化合物是有機(jī)燃料和水蒸汽，并且該水蒸汽在盛有所述燃料和水蒸汽混合物的加熱的容器內(nèi)生成并被加料入該燃料電池的陽(yáng)極室中。
19.權(quán)利要求16～18任一項(xiàng)的燃料電池，其中所述有機(jī)燃料是甲醇、乙醇、甲酸酯、醚或烴，并且所述沸石膜的孔徑大小阻止燃料分子從陰極室到陽(yáng)極室的流通。
20.權(quán)利要求16～19任一項(xiàng)的燃料電池，其中存在阻止燃料蒸汽逸入大氣的第二層沸石膜。
21.權(quán)利要求22的燃料電池，其中第二層沸石膜能透過(guò)由燃料氧化而生成的廢產(chǎn)物但不能透過(guò)該燃料。
22.權(quán)利要求3或4的電解反應(yīng)器，它是一種可再充電的燃料電池，該電池包括通過(guò)沸石膜隔離的陽(yáng)極室和陰極室，并且其中的陽(yáng)極室盛有呈流體形式的第一種化合物，它能在陽(yáng)極被脫氫而產(chǎn)生電流，該脫氫反應(yīng)可通過(guò)以相反方向使電流流經(jīng)該電池而被逆轉(zhuǎn)，于是重新形成第一種化合物。
23.權(quán)利要求22的電解反應(yīng)器，其中所述陰極是空氣電極。
24.權(quán)利要求22或23的電解反應(yīng)器，其中所述第一種化合物是環(huán)己烷，它被脫氫成為苯，所述沸石膜阻止環(huán)己烷和苯擴(kuò)散入陰極室但仍然允許氫擴(kuò)散通過(guò)該膜。
25.權(quán)利要求3或4的電解反應(yīng)器，它包括通過(guò)沸石膜隔離的陽(yáng)極室和陰極室，并且其中的陽(yáng)極室盛有呈流體形式的第一種化合物，它在陽(yáng)極上可被脫氫，而且其中該第一種化合物是二氧化碳，它被還原成甲酸和甲醇，所述沸石膜阻止該有機(jī)化合物擴(kuò)散通過(guò)陽(yáng)極室并氧化陽(yáng)極。
26.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，其中所述沸石膜的厚度是0.1μm～100μm。
27.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，其中所述沸石膜的孔隙大到足以允許水分子通過(guò)，但小到足以阻止燃料分子通過(guò)。
28.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電解反應(yīng)器，其中所述沸石膜的孔隙在2.6?！?.8之間。
全文摘要
一種電化學(xué)反應(yīng)器(例如燃料電池)具有將陽(yáng)極室(4)和陰極室(5)隔離的沸石膜(7),該沸石膜允許離子穿過(guò)該膜而傳導(dǎo)電流,但阻止可能會(huì)使應(yīng)用于燃料電池中的催化劑中毒的燃料分子等穿過(guò)該膜。它適用于應(yīng)用堿性電解質(zhì)(例如碳酸鹽)的甲醇燃料電池,并且可能存在第二層沸石膜,它阻止甲醇逸入大氣,從而使燃料電池能在更高溫度下工作,所以更有效。
文檔編號(hào)H01M4/92GK1255248SQ9880497
公開(kāi)日2000年5月31日 申請(qǐng)日期1998年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月14日
發(fā)明者蔣A·振宗, G·J·布萊頓, T·D·V·奈勒 申請(qǐng)人:斯馬特化學(xué)公司