專利名稱:一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料電池及水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該燃料電池用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)用于對(duì)燃料電池進(jìn)行散熱降溫；所述水循環(huán)降溫系統(tǒng)包括散熱裝置、至少兩個(gè)水泵、第一水容器、集水器及控制裝置；所述散熱裝置位于燃料電池內(nèi)；所述第一水容器中的水可在水泵的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集水器集水后，從燃料電池之進(jìn)水口進(jìn)入散熱裝置，再?gòu)娜剂想姵刂鏊诨亓髦恋谝凰萜?；所述控制裝置與所述至少兩個(gè)水泵電性連接，以控制每個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型發(fā)電系統(tǒng)的水循環(huán)降溫系統(tǒng)耗能低、噪音小、安全性高、可靠性強(qiáng)、降溫效率高。
【專利說(shuō)明】_種氫氣發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]氫，是一種21世紀(jì)最理想的能源之一，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒(méi)有灰渣和廢氣，不會(huì)污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的主要是COjPSO2，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲(chǔ)量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會(huì)用完。氫的分布很廣泛，水就是氫的大“倉(cāng)庫(kù)”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動(dòng)植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量很大，因此可以說(shuō)，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法制取氫，那么氫也將是一種價(jià)格相當(dāng)便宜的能源。
[0003]氫的用途很廣，適用性強(qiáng)，其中，先進(jìn)的氫-氧燃料電池發(fā)電系統(tǒng)還可以把氫能直接轉(zhuǎn)化成電能，使氫能的利用更為方便。目前，這種氫氣發(fā)電系統(tǒng)已在移動(dòng)通信基站等領(lǐng)域得到使用。在燃料電池的陽(yáng)極:2H2— 4H++4e_，H2分裂成兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子，質(zhì)子穿過(guò)質(zhì)子交換膜(PEM)，電子通過(guò)陽(yáng)極板，通過(guò)外部負(fù)載，并進(jìn)入陰極雙極板；在燃料電池的陰極:02+4e_+4H+— 2H20，質(zhì)子、電子和O2重新結(jié)合以形成H 20。在現(xiàn)有技術(shù)中，上述112來(lái)源于制氫設(shè)備或氫氣儲(chǔ)存裝置，而上述02則直接來(lái)源于外界空氣。
[0004]燃料電池在上述電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的過(guò)程中，會(huì)放出熱量，該熱量若不及時(shí)導(dǎo)走，會(huì)導(dǎo)致燃料電池溫度不斷升高而燒壞，因此，對(duì)燃料電池進(jìn)行降溫是非常重要的一環(huán)。在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池降溫系統(tǒng)主要有水循環(huán)降溫系統(tǒng)，其主要構(gòu)件包括燃料電池內(nèi)的散熱裝置、水泵及相關(guān)配套管道和配套水箱，但是，現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池降溫系統(tǒng)均采用單一的水泵作為驅(qū)動(dòng)水循環(huán)的動(dòng)力，其產(chǎn)生的問(wèn)題是:其一、由于單一的水泵作為動(dòng)力時(shí)，往往要求該水泵具有較大功率，而該水泵的電源往往又來(lái)自于燃料電池，因此，單一的水泵作為動(dòng)力時(shí)，需要耗費(fèi)較多的能量，占用較多燃料電池產(chǎn)生的電能，不利于節(jié)能；其二、單一的水泵安全性低，當(dāng)該水泵發(fā)生故障時(shí)，水循環(huán)降溫系統(tǒng)即陷于癱瘓，直接損害燃料電池；其三、單一的水泵具有較大功率，噪音較大；其四、當(dāng)單一的水泵功率不夠時(shí)，則難以增加水循環(huán)流量，影響降溫效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)的水循環(huán)降溫系統(tǒng)耗能低、噪音小、安全性高、可靠性強(qiáng)、降溫效率高。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料電池及水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該燃料電池用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)用于對(duì)燃料電池進(jìn)行散熱降溫；所述水循環(huán)降溫系統(tǒng)包括散熱裝置、至少兩個(gè)水泵、第一水容器、集水器及控制裝置；所述散熱裝置位于燃料電池內(nèi)；所述第一水容器中的水可在水泵的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集水器集水后，從燃料電池之進(jìn)水口進(jìn)入散熱裝置，再?gòu)娜剂想姵刂鏊诨亓髦恋谝凰萜?；所述控制裝置與所述至少兩個(gè)水泵電性連接，以控制每個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0007]所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括空氣輸送系統(tǒng)，該空氣輸送系統(tǒng)包括至少兩個(gè)空氣泵及集氣器，外界空氣可在所述空氣泵的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集氣器集氣后，從燃料電池之空氣進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)娜剂想姵刂諝獬隹谂懦?；在燃料電池?nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。
[0008]所述燃料電池與集氣器之間安裝有氣壓表、加濕器、加濕水泵、第二水容器及流量計(jì)；所述燃料電池、氣壓表、加濕器、流量計(jì)、集氣器依次連接；所述第二水容器中的水為去離子水，該去離子水可在加濕水泵的驅(qū)動(dòng)作用下，從加濕器之進(jìn)水端進(jìn)入，再?gòu)募訚衿髦鏊诨亓髦恋诙萜髦小?br> [0009]所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括氫氣輸送系統(tǒng)，該氫氣輸送系統(tǒng)包括氫氣源、氫氣輸入管道及氫氣輸出管道；所述氫氣源的氫氣可從氫氣輸入管道進(jìn)入燃料電池，在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，生成水，該生成的水及未反應(yīng)的氫氣再?gòu)娜剂想姵剌敵鲋翚錃廨敵龉艿溃凰鰵錃廨敵龉艿涝O(shè)置有氫水分離器，所述生成的水及未反應(yīng)的氫氣經(jīng)氫水分離器分離后，氫氣回流至所述氫氣輸入管道。
[0010]所述氫氣輸入管道設(shè)置有電磁閥、流量計(jì)、氣壓表和溫度計(jì)，氫氣源的氫氣依次經(jīng)電磁閥、流量計(jì)、氣壓表和溫度計(jì)后進(jìn)入燃料電池；所述氫氣輸出管道還設(shè)置有溫度計(jì)、氣壓表和流量計(jì)，所述生成的水及未反應(yīng)的氫氣依次經(jīng)溫度計(jì)、氣壓表、流量計(jì)和氫水分離器后，氫氣回流至氫氣源之輸出端。
[0011]所述氫氣源為甲醇水制氫系統(tǒng)，該甲醇水制氫系統(tǒng)包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送泵、換熱器、重整器、分離裝置，其中:
[0012]甲醇水儲(chǔ)存容器，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水；
[0013]輸送泵，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇和水輸送至重整器之重整室；
[0014]換熱器，安裝于輸送泵與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器中，與重整室輸出的高溫混合氣體進(jìn)行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化；
[0015]重整器，設(shè)有重整室及電加熱器，電加熱器為重整室提供熱能，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應(yīng)，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體，該高溫混合氣體經(jīng)換熱器后，進(jìn)入分離裝置，該高溫混合氣體在換熱器中，與低溫的甲醇和水進(jìn)行換熱，混合氣體溫度降低；
[0016]分離裝置，用于分離以二氧化碳和氫氣為主的混合氣體，混合氣體經(jīng)分離裝置后，分離出氫氣，該氫氣從氫氣輸入管道進(jìn)入所述燃料電池；
[0017]所述燃料電池產(chǎn)生的電能中，一部分電能為控制裝置、水循環(huán)降溫系統(tǒng)的水泵、空氣輸送系統(tǒng)的空氣泵、輸送泵及重整器的電加熱器供電，余下電能輸出。
[0018]所述換熱器與重整器之間還設(shè)有補(bǔ)償汽化裝置，該補(bǔ)償汽化裝置設(shè)有電加熱器，所述甲醇和水經(jīng)補(bǔ)償汽化裝置后可進(jìn)一步汽化；所述燃料電池產(chǎn)生的電能還為補(bǔ)償汽化裝置的電加熱器供電。
[0019]所述第一水容器中的水為去離子水，所述集水器與燃料電池之間還安裝有壓力表。
[0020]由于本實(shí)用新型的水循環(huán)降溫系統(tǒng)采用了至少兩個(gè)水泵，因而使得本實(shí)用新型具有如下有益效果:其一、本實(shí)用新型每個(gè)水泵的功率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中單一水泵的功率要小得多，例如，若本實(shí)用新型設(shè)置十個(gè)水泵，那么本實(shí)用新型每個(gè)水泵的功率只需要現(xiàn)有技術(shù)中單一水泵功率的1/10即可；當(dāng)燃料電池即時(shí)溫度較低時(shí)，只需要控制較少的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；因此，本實(shí)用新型采用至少兩個(gè)水泵作為動(dòng)力時(shí)，能極大減少空載，其整體功率較低，耗能小，占用較少燃料電池產(chǎn)生的電能；其二、本實(shí)用新型的水循環(huán)降溫系統(tǒng)采用至少兩個(gè)水泵后，當(dāng)一個(gè)水泵發(fā)生故障時(shí)，水循環(huán)降溫系統(tǒng)的其他水泵還可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，或者可以令待機(jī)的水泵頂替工作，因此，其安全性高，可以防止因水循環(huán)降溫系統(tǒng)癱瘓而直接損害燃料電池的問(wèn)題；其三、較小功率的水泵噪音較小，有利于減少噪聲污染，并使本實(shí)用新型發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛；其四、本實(shí)用新型采用至少兩個(gè)水泵，當(dāng)水泵數(shù)量不夠時(shí)，可以方便地增加水泵，使得本實(shí)用新型的水泵數(shù)量能游刃有余地?cái)U(kuò)展。

【附圖說(shuō)明】

[0021]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0024]圖中:1.燃料電池；2.水泵、3.第一水容器、4.集水器；5.空氣泵；6.集氣器；7.氣壓表、8.加濕器、9.加濕水泵、10.第二水容器；11.流量計(jì)；12.氫氣源、13.氫氣輸入管道；14.氫氣輸出管道；15.氫水分離器；16.電磁閥、17.流量計(jì)、18.氣壓表；19.溫度計(jì)；20.溫度計(jì)、21.氣壓表；22.流量計(jì)；23.甲醇水儲(chǔ)存容器、24.輸送泵、25.換熱器、26.重整器、261.重整室；262.電加熱器；27.分離裝置；28.補(bǔ)償汽化裝置；281.電加熱器；29.交直流轉(zhuǎn)化器；30.壓力表；31.貯氫瓶。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料電池I及水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該燃料電池I用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)用于對(duì)燃料電池I進(jìn)行散熱降溫；所述水循環(huán)降溫系統(tǒng)包括散熱裝置、至少兩個(gè)水泵2、第一水容器3、集水器4及控制裝置(圖中未示出);所述散熱裝置位于燃料電池I內(nèi)；所述第一水容器3中的水可在水泵2的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集水器4集水后，從燃料電池I之進(jìn)水口進(jìn)入散熱裝置，再?gòu)娜剂想姵刂鏊诨亓髦恋谝凰萜? ;所述控制裝置與所述至少兩個(gè)水泵2電性連接，以控制每個(gè)水泵2運(yùn)轉(zhuǎn)。所述第一水容器3中的水為去離子水，防止離子影響電化學(xué)反應(yīng)；所述集水器4與燃料電池I之間還安裝有壓力表30，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)水流量及水壓。
[0027]如圖1所示，該氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括空氣輸送系統(tǒng)，該空氣輸送系統(tǒng)包括至少兩個(gè)空氣泵5及集氣器6，外界空氣可在所述空氣泵5的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集氣器6集氣后，從燃料電池I之空氣進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)娜剂想姵豂之空氣出口排出；在燃料電池I內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。由于空氣輸送系統(tǒng)采用了至少兩個(gè)空氣泵，因而使得每個(gè)空氣泵的功率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中單一空氣泵的功率要小得多，例如，若本實(shí)用新型設(shè)置十個(gè)空氣泵，那么本實(shí)用新型每個(gè)空氣泵的功率只需要現(xiàn)有技術(shù)中單一空氣泵功率的1/10即可；當(dāng)燃料電池即時(shí)溫度較低時(shí)，只需要控制較少的空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)；因此，本實(shí)用新型采用至少兩個(gè)空氣泵作為動(dòng)力時(shí)，能極大減少空載，其整體功率較低，耗能小，占用較少燃料電池產(chǎn)生的電能；本實(shí)用新型的空氣輸送系統(tǒng)采用至少兩個(gè)空氣泵后，當(dāng)一個(gè)空氣泵發(fā)生故障時(shí)，空氣輸送系統(tǒng)的其他空氣泵還可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，或者可以令待機(jī)的空氣泵頂替工作，因此，其安全性高，可以防止因空氣泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)而使燃料電池停止工作；較小功率的空氣泵噪音較小，有利于減少噪聲污染，并使本實(shí)用新型發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛；本實(shí)用新型采用至少兩個(gè)空氣泵，當(dāng)空氣泵數(shù)量不夠時(shí)，可以方便地增加空氣泵，使得本實(shí)用新型的空氣泵數(shù)量能游刃有余地?cái)U(kuò)展。
[0028]如圖1所示，所述燃料電池I與集氣器6之間安裝有氣壓表7、加濕器8、加濕水泵
9、第二水容器10及流量計(jì)11 ;所述燃料電池1、氣壓表7、加濕器8、流量計(jì)11、集氣器6依次連接；所述第二水容器10中的水為去離子水，該去離子水可在加濕水泵9的驅(qū)動(dòng)作用下，從加濕器8之進(jìn)水端進(jìn)入，再?gòu)募訚衿?之出水口回流至第二水容器10中。采用去離子水可防止離子影響電化學(xué)反應(yīng)。采用加濕器后，可控制空氣濕度為75%?90%之間，此區(qū)間的空氣濕度能使燃料電池I能在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，使啟動(dòng)效能達(dá)到基準(zhǔn)效能(即燃料電池正常啟動(dòng)10至20秒便可達(dá)到最大功率)，并且能使燃料電池正常工作時(shí)的效能達(dá)到最高。此夕卜，本實(shí)用新型去離子水為40°C的去離子水，40°C的去離子水加濕時(shí)，能令空氣溫度升高至接近40°C，從而進(jìn)一步提尚燃料電池的工作效能。
[0029]如圖1所不，所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括氫氣輸送系統(tǒng)，該氫氣輸送系統(tǒng)包括氫氣源12、氫氣輸入管道13及氫氣輸出管道14 ;所述氫氣源12的氫氣可從氫氣輸入管道13進(jìn)入燃料電池1，在燃料電池I內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，生成水，該生成的水及未反應(yīng)的氫氣再?gòu)娜剂想姵豂輸出至氫氣輸出管道14 ;所述氫氣輸出管道14設(shè)置有氫水分離器15，所述生成的水及未反應(yīng)的氫氣經(jīng)氫水分離器15分離后，氫氣回流至所述氫氣輸入管道13。所述氫氣輸入管道13設(shè)置有電磁閥16、流量計(jì)17、氣壓表18和溫度計(jì)19，氫氣源12的氫氣依次經(jīng)電磁閥16、流量計(jì)17、氣壓表18和溫度計(jì)19后進(jìn)入燃料電池I ;所述氫氣輸出管道14還設(shè)置有溫度計(jì)20、氣壓表21和流量計(jì)22，所述生成的水及未反應(yīng)的氫氣依次經(jīng)溫度計(jì)20、氣壓表21、流量計(jì)22和氫水分離器15后，氫氣回流至氫氣源12之輸出端。
[0030]如圖1和圖2所示，作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，所述氫氣源12為甲醇水制氫系統(tǒng)，該甲醇水制氫系統(tǒng)包括甲醇水儲(chǔ)存容器23、輸送泵24、換熱器25、重整器26、分離裝置27，其中:
[0031]甲醇水儲(chǔ)存容器23，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水；
[0032]輸送泵24，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器23中的甲醇和水輸送至重整器之重整室261 ;
[0033]換熱器25，安裝于輸送泵24與重整器26之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器25中，與重整室261輸出的高溫混合氣體進(jìn)行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化；
[0034]重整器26，設(shè)有重整室261及電加熱器262，電加熱器262為重整室261提供350-409°C溫度的熱能，重整室261內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水蒸氣在重整室261內(nèi)，1-5M Pa的壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)方程為:(I)CH3OH — CO+2H2、(2) H2CHCO — C02+H2、(3) CH30H+H20 — C02+3H2，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體，該高溫混合氣體經(jīng)換熱器25后，進(jìn)入分離裝置27，該高溫混合氣體在換熱器25中，與低溫的甲醇和水進(jìn)行換熱，混合氣體溫度降低；
[0035]分離裝置27，用于分離以二氧化碳和氫氣為主的混合氣體，混合氣體經(jīng)分離裝置27后，分離出氫氣，該氫氣從氫氣輸入管道13進(jìn)入所述燃料電池I ;所述分離裝置27為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25% ;膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于或等于1.1MPa ；
[0036]所述燃料電池I產(chǎn)生的電能中，一部分電能為控制裝置、水循環(huán)降溫系統(tǒng)的水泵2、空氣輸送系統(tǒng)的空氣泵5、輸送泵24及重整器26的電加熱器262供電，余下電能輸出。
[0037]由于甲醇水制氫系統(tǒng)的重整器設(shè)置有為重整室加熱的電加熱器，因此重整器無(wú)需設(shè)置燃燒室、進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇、進(jìn)風(fēng)通道和煙窗，整體上為一封閉的重整器，不會(huì)排放高溫廢氣，避免了熱能浪費(fèi)，避免了因高溫廢氣影響制氫系統(tǒng)各部分設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了因燃燒對(duì)重整器的破壞問(wèn)題；由于控制裝置、水循環(huán)降溫系統(tǒng)的水泵、空氣輸送系統(tǒng)的空氣泵、輸送泵及重整器的電加熱器均由燃料電池提供，而燃料電池所需要的氫氣又來(lái)自于甲醇水制氫系統(tǒng)制得的氫氣，因而使本實(shí)用新型適應(yīng)性極強(qiáng)，不受地域條件的限制；由于電加熱器的加熱溫度容易控制，使重整器能穩(wěn)定地令重整室保持350-409°C的重整反應(yīng)溫度；由于重整器無(wú)需設(shè)置氣化室、燃燒室等腔室、進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇、進(jìn)風(fēng)通道、及煙窗等部件，極大降低了重整器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和檢修難度。
[0038]如圖1、圖2和圖3所示，作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方式，所述換熱器25與重整器26之間還設(shè)有補(bǔ)償汽化裝置28，該補(bǔ)償汽化裝置28設(shè)有電加熱器281，所述甲醇和水經(jīng)補(bǔ)償汽化裝置28后可進(jìn)一步汽化；所述燃料電池I產(chǎn)生的電能還為補(bǔ)償汽化裝置28的電加熱器281供電。
[0039]進(jìn)一步，所述甲醇水制氫系統(tǒng)中，重整器需要設(shè)置啟動(dòng)裝置，該啟動(dòng)裝置有三種方案:其一、重整器設(shè)置電池啟動(dòng)裝置，該電池啟動(dòng)裝置可在重理器啟動(dòng)過(guò)程中，為輸送泵及重整器的電加熱器供電；其二、重整器或設(shè)置有燃燒式啟動(dòng)裝置，該燃燒式啟動(dòng)裝置可在重理器啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)燃燒甲醇為重整室加熱；其三、甲醇水制氫機(jī)還設(shè)有貯氫瓶31 (參照?qǐng)D3 )，該貯氫瓶可在重理器啟動(dòng)過(guò)程中，為燃料電池輸入氫氣，使燃料電池工作，產(chǎn)生電能。
[0040]在上述技術(shù)方案中，燃料電池I輸出的電需要經(jīng)交直流轉(zhuǎn)化器29后再輸出，該交直流轉(zhuǎn)化器29能進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)化或DC/DC轉(zhuǎn)化。
[0041]上述氫氣發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，包括以下步驟:
[0042](I)燃料電池在電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的過(guò)程中，將即時(shí)溫度信號(hào)反饋給控制裝置；
[0043](2)控制裝置根據(jù)即時(shí)溫度信號(hào)控制水循環(huán)降溫系統(tǒng)中適當(dāng)數(shù)量的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)溫度較低時(shí)，控制較少的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)溫度較高時(shí)，控制較多的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0044](3)控制裝置實(shí)時(shí)偵測(cè)水循環(huán)降溫系統(tǒng)中水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，當(dāng)任意一個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)，控制裝置控制該異常水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制一待機(jī)的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，或者控制其他運(yùn)轉(zhuǎn)中的水泵加快運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以補(bǔ)償因該異常水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)而減少的水流量。
[0045]上述氫氣發(fā)電系統(tǒng)的另一種發(fā)電方法，包括控制水循環(huán)降溫系統(tǒng)中各個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟及控制空氣輸送系統(tǒng)中各個(gè)空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟，其中:
[0046]控制水循環(huán)降溫系統(tǒng)中各個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟包括:
[0047](I)燃料電池在電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的過(guò)程中，將即時(shí)溫度信號(hào)反饋給控制裝置；
[0048](2)控制裝置根據(jù)即時(shí)溫度信號(hào)控制水循環(huán)降溫系統(tǒng)中適當(dāng)數(shù)量的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)溫度較低時(shí)，控制較少的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)溫度較高時(shí)，控制較多的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0049](3)控制裝置實(shí)時(shí)偵測(cè)水循環(huán)降溫系統(tǒng)中水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，當(dāng)任意一個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)，控制裝置控制該異常水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制一待機(jī)的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，或者控制其他運(yùn)轉(zhuǎn)中的水泵加快運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以補(bǔ)償因該異常水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)而減少的水流量；
[0050]控制空氣輸送系統(tǒng)中各個(gè)空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟包括:
[0051](I)燃料電池將其功率信息反饋給控制裝置；
[0052](2)控制裝置根據(jù)燃料電池功率控制空氣輸送系統(tǒng)中適當(dāng)數(shù)量的空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)燃料電池功率較小時(shí)，控制較少的空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)燃料電池功率較高時(shí)，控制較多的空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0053](3)控制裝置實(shí)時(shí)偵測(cè)空氣輸送系統(tǒng)中空氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，當(dāng)任意一個(gè)空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)，控制裝置控制該異?？諝獗猛Ｖ惯\(yùn)轉(zhuǎn)，并控制一待機(jī)的空氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)，或者控制其他運(yùn)轉(zhuǎn)中的空氣泵加快運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以補(bǔ)償因該異?？諝獗猛Ｖ惯\(yùn)轉(zhuǎn)而減少的空氣流量。
[0054]以上所述，僅是本實(shí)用新型較佳實(shí)施方式，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案對(duì)以上的實(shí)施方式所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料電池及水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該燃料電池用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)用于對(duì)燃料電池進(jìn)行散熱降溫；其特征在于:所述水循環(huán)降溫系統(tǒng)包括散熱裝置、至少兩個(gè)水泵、第一水容器、集水器及控制裝置；所述散熱裝置位于燃料電池內(nèi)；所述第一水容器中的水可在水泵的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集水器集水后，從燃料電池之進(jìn)水口進(jìn)入散熱裝置，再?gòu)娜剂想姵刂鏊诨亓髦恋谝凰萜?；所述控制裝置與所述至少兩個(gè)水泵電性連接，以控制每個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:該氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括空氣輸送系統(tǒng)，該空氣輸送系統(tǒng)包括至少兩個(gè)空氣泵及集氣器，外界空氣可在所述空氣泵的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集氣器集氣后，從燃料電池之空氣進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)娜剂想姵刂諝獬隹谂懦?；在燃料電池?nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述燃料電池與集氣器之間安裝有氣壓表、加濕器、加濕水泵、第二水容器及流量計(jì)；所述燃料電池、氣壓表、加濕器、流量計(jì)、集氣器依次連接；所述第二水容器中的水為去離子水，該去離子水可在加濕水泵的驅(qū)動(dòng)作用下，從加濕器之進(jìn)水端進(jìn)入，再?gòu)募訚衿髦鏊诨亓髦恋诙萜髦小?.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:該氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括氫氣輸送系統(tǒng)，該氫氣輸送系統(tǒng)包括氫氣源、氫氣輸入管道及氫氣輸出管道；所述氫氣源的氫氣可從氫氣輸入管道進(jìn)入燃料電池，在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，生成水，該生成的水及未反應(yīng)的氫氣再?gòu)娜剂想姵剌敵鲋翚錃廨敵龉艿?；所述氫氣輸出管道設(shè)置有氫水分離器，所述生成的水及未反應(yīng)的氫氣經(jīng)氫水分離器分離后，氫氣回流至所述氫氣輸入管道。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述氫氣輸入管道設(shè)置有電磁閥、流量計(jì)、氣壓表和溫度計(jì)，氫氣源的氫氣依次經(jīng)電磁閥、流量計(jì)、氣壓表和溫度計(jì)后進(jìn)入燃料電池；所述氫氣輸出管道還設(shè)置有溫度計(jì)、氣壓表和流量計(jì)，所述生成的水及未反應(yīng)的氫氣依次經(jīng)溫度計(jì)、氣壓表、流量計(jì)和氫水分離器后，氫氣回流至氫氣源之輸出端。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述氫氣源為甲醇水制氫系統(tǒng)，該甲醇水制氫系統(tǒng)包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送泵、換熱器、重整器、分離裝置，其中: 甲醇水儲(chǔ)存容器，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水； 輸送泵，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇和水輸送至重整器之重整室； 換熱器，安裝于輸送泵與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器中，與重整室輸出的高溫混合氣體進(jìn)行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化； 重整器，設(shè)有重整室及電加熱器，電加熱器為重整室提供熱能，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應(yīng)，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體，該高溫混合氣體經(jīng)換熱器后，進(jìn)入分離裝置，該高溫混合氣體在換熱器中，與低溫的甲醇和水進(jìn)行換熱，混合氣體溫度降低； 分離裝置，用于分離以二氧化碳和氫氣為主的混合氣體，混合氣體經(jīng)分離裝置后，分離出氫氣，該氫氣從氫氣輸入管道進(jìn)入所述燃料電池； 所述燃料電池產(chǎn)生的電能中，一部分電能為控制裝置、水循環(huán)降溫系統(tǒng)的水泵、空氣輸送系統(tǒng)的空氣泵、輸送泵及重整器的電加熱器供電，余下電能輸出。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器與重整器之間還設(shè)有補(bǔ)償汽化裝置，該補(bǔ)償汽化裝置設(shè)有電加熱器，所述甲醇和水經(jīng)補(bǔ)償汽化裝置后可進(jìn)一步汽化；所述燃料電池產(chǎn)生的電能還為補(bǔ)償汽化裝置的電加熱器供電。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)所述的氫氣發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述第一水容器中的水為去離子水，所述集水器與燃料電池之間還安裝有壓力表。
【文檔編號(hào)】H01M8-04GK204289609SQ201420734054
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