[發明專利]一種燃料電池混合動力系統及其工作方法

在審

• 申請號: 201610214672.1
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105720283A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 劉永峰;王娜;姚圣卓;秦建軍;裴普成;金濤濤
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04044;H01M8/0606;H01M8/2465
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 郭華俊

技術領域

本發明涉及一種燃料電池混合動力系統及其工作方法。

背景技術

近幾年節能環保的迫切需求使得必須發展實用的清潔能源。

照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，足以供全球人類一年能量的消費。太陽能取之不盡、用之不竭的能源，太陽能發電干凈，不產生公害。但是太陽能照射的能量分布密度小，目前的太陽能發電需要占用巨大面積，并且發電量因為四季、晝夜及陰晴等氣象條件，呈波動性或間斷性，增加了并網運行時負荷平衡的復雜性。

發明專利(CN103256190B)給出了一種太陽能發電系統，但沒有對太陽能產生的微弱電能如何處理，整個裝置設計還不充分，還需要進一步研究。普通民用的太陽能發電裝置功率較小，發電廠的太陽能發電裝置規模龐大，均不能滿足車用動力在啟動時的大功率需求。

將太陽能發電獲取的電能通過電解池電解純水，即可獲得氫氣和氧氣，氧氣排入大氣，氫氣經過氫/水分離、干燥除濕后，進入存儲罐存儲。使用時經穩壓閥、調節閥調整到額定壓力由存儲罐出口輸出。氫氣在燃料電池堆內電化學反應可產生強大的電能，生成物只有水。通過以上處理手段，能夠極大拓寬太陽能發電的用途。

因此有必要提出一種太陽能發電與燃料電池組成的混合動力系統，作為零排放汽車具有可行性的能源設計方案。

發明內容

本發明的目的正是為了提出一種適于車用的太陽能發電與燃料電池組成的混合動力系統，它彌補了太陽能發電功率小或規模大的缺陷，能實現燃料電池所需氫燃料的自給自足，同時能實現車輛零排放，符合現在中國目前節能減排改革現狀。

本發明采用如下具體方案：一種燃料電池混合動力系統，主要包括太陽能發電板、負載控制器、電流轉化器、水箱、電解器、儲氫罐、燃料電池堆、吸收式制冷器。太陽能發電板經負載控制器電連接電流轉化器。水箱經水管連接電解器的入水口。電解器的正、負電極與負載控制器電連接。電解器的氫氣出口連接儲氫罐。儲氫罐的氫氣出口連接至燃料電池堆的氫氣入口。燃料電池堆的廢氣出口經管路連接吸收式制冷器。

進一步地，燃料電池堆具有外殼，空氣和氫氣入口設置于外殼一側部，廢氣出口設置于另一側部。

進一步地，燃料電池堆的正、負極輸出端連接負載控制器。

作為優選，儲氫罐中的儲氫壓力約為7MPa。

作為優選，儲氫罐的氫氣出口安裝有穩壓閥和調節閥。

本發明還提供了所述燃料電池混合動力系統的工作方法：太陽能發電板產生直流電，經過負載控制器將一部分直流電通過電流轉化器變成交流電或直流電，提供給用電設備；另一部分直流電在電解器中將來自水箱的水電解產生氫氣，氫氣進入儲氫罐中進行儲存；氫氣從儲氫罐中出來再進入到燃料電池堆的陽極，同時空氣中的氧氣進入燃料電池堆的陰極，氫氣與空氣中的氧氣在燃料電池堆中發生電化學反應，產生電能。

進一步地，燃料電池堆產生的廢氣經過吸收式制冷器后，供給用熱設備。

進一步地，燃料電池堆產生的電能反饋到負載控制器、電流轉化器和用電設備回路中。

作為優選，氫氣進入儲氫罐前需先后經過氫/水分離、干燥除濕和加壓處理。

本發明是通過利用太陽能發電，電解水不斷產生氫氣，提供給燃料電池堆發出大功率電能，保證了車輛的正常運行，實現了汽車的零排放。

采用本發明利用太陽能和燃料電池堆混合提供動力，可以使汽車實現自發電，不用充電，儲氫罐的存在不受充電電池能量的限制，彌補了太陽能發電功率小或規模大的缺陷，也沒有內燃機燃燒的各種污染物，提高了燃料使用效率和電能的做功能力，實現了汽車的零排放。

附圖說明

圖1是本發明一種燃料電池混合動力系統的總體方案流程圖。

圖中：1、太陽能發電板；2、負載控制器；3、電流轉化器；4、用電設備；5、水箱；6、電解器；7、儲氫罐；8、燃料電池堆；9、吸收式制冷器；10、用熱設備。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：

參見附圖1，本發明的一種燃料電池混合動力系統，主要包括太陽能發電板1、負載控制器2、電流轉化器3、水箱5、電解器6、儲氫罐7、燃料電池堆8、吸收式制冷器9。

太陽光經過太陽能發電板1產生約為100W/m²的直流電。

太陽能發電板1經負載控制器2電連接電流轉化器3。

其中，電流轉化器3將來自太陽能發電板1的一部分直流電轉換為交流電或直流電，向用電設備4提供電能。