[實用新型]一種新型燃料電池堆發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720630657.5
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN206806444U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 尹樹生;邱耀弘;鄧慶華;張騫為;夏泮文
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州中氫能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04225;H01M8/0432;H01M8/04746;H01M8/0662
• 代理公司: 蘇州周智專利代理事務所(特殊普通合伙)32312
• 代理人: 周雅卿

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電池發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型燃料電池堆發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池技術(shù)的發(fā)展歷程已經(jīng)超過了100多年，在交通運輸、固定式應用領(lǐng)域及太空計劃中取得了非常大的成功。目前有很多不同類型的燃料電池技術(shù)，隨著時間的推移燃料電池的研發(fā)應用到各種特殊的領(lǐng)域。其主要特點：能量轉(zhuǎn)化效率高；它直接將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。燃料電池系統(tǒng)的燃料—電能轉(zhuǎn)換效率在45％～60％，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30％-40％。安裝地點靈活；燃料電池電站占地面積小，建設周期短，電站功率可根據(jù)需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池無論作為集中電站還是分布式電站，或是作為小區(qū)、工廠、大型建筑的獨立電站都非常合適。負荷響應快，運行質(zhì)量高；燃料電池在數(shù)秒鐘內(nèi)就可以從最低功率變換到額定功率。由于燃料電池能將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，因此，它沒有像通常的火力發(fā)電機那樣通過鍋爐、汽輪機、發(fā)電機的能量形態(tài)變化，可以避免中間的轉(zhuǎn)換的損失，達到很高的發(fā)電效率。在最近幾年的時間里才實現(xiàn)部分商品化。

燃料電池通常被這樣定義：只要不斷地向電極提供反應物質(zhì)，就能連續(xù)地將供給的燃料的化學能轉(zhuǎn)化成電能、熱能和水的電化學裝置。按照電解質(zhì)的不同可將燃料電池分為熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、固體聚合物燃料電池、直接甲醇燃料電池；而固體聚合物燃料電池因其操作溫度，功率密度高，啟動快，對負載響應快，在最近幾年發(fā)展較快。

固體聚合物燃料電池是基于全氟磺酸離子交換聚合物為電解質(zhì)，以鉑為電極催化劑，陽極進行氫氣氧化反應和陰極氧氣還原反應的燃料電池，其具有運行溫度低(800℃左右)、功率密度高、啟動快和對功率需求變化匹配快等顯著優(yōu)點，是輕型汽車與建筑物供能的首選；固體聚合物燃料電池是目前發(fā)展的熱門技術(shù)，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、運行噪聲低、可靠性高、維護方便、發(fā)電效率受負荷變化影響很小，非常適合于用作分散型發(fā)電裝置(作為主機組)，也適于用作電網(wǎng)的“調(diào)峰”發(fā)電機組(作為輔機組)；因此，燃料電池的這些優(yōu)勢是其他任何現(xiàn)有技術(shù)所不能與之相比的，是未來發(fā)展的必然趨勢。

實用新型內(nèi)容

本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種新型燃料電池堆發(fā)電系統(tǒng)，通過控制器對燃料電池的各個部分進行實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集，涉及的多種傳感元件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鳎⒂煽刂破鲗Χ喾N執(zhí)行元件進行控制，提高燃料電池系統(tǒng)的整體平衡能力，使各個部分協(xié)調(diào)工作，從而使燃料電池始終工作在最佳效率以及運行安全。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：一種新型燃料電池堆發(fā)電系統(tǒng)，所述燃料電池堆發(fā)電系統(tǒng)包括燃料電池堆、氫氣供給子系統(tǒng)、空氣供給子系統(tǒng)和液體循環(huán)子系統(tǒng)，所述氫氣供給子系統(tǒng)、空氣供給子系統(tǒng)和液體循環(huán)子系統(tǒng)分別與所述燃料電池堆連通；

所述氫氣供給子系統(tǒng)包括氫氣輸送管和氫氣排出管，所述氫氣輸送管與所述燃料電池堆的氫氣進口連通，所述氫氣排出管與所述燃料電池堆的氫氣出口連通，所述氫氣輸送管沿氫氣流方向依次設有減壓閥、氫氣進氣電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥、氫氣進氣流量計、氫氣進氣壓力傳感器，所述氫氣排出管沿氫氣流方向設有氣水分離器，所述氫氣進氣壓力傳感器位于所述氫氣輸送管上且靠近所述燃料電池堆的氫氣進口端，所述氫氣排出管與所述氣水分離器的輸入端連通，所述氣水分離器的輸出端包括氫氣輸出端和水輸出端，所述氫氣輸出端連通有氫氣循環(huán)管，所述氫氣循環(huán)管通過三通與所述氫氣輸送管連通，所述三通位于所述氫氣進氣流量計的上游，氫氣循環(huán)泵位于所述氫氣循環(huán)管上，所述水輸出端連通有排水管，所述排水管上設有排水電磁閥；

所述空氣供給子系統(tǒng)包括空氣過濾器、空氣增壓器、加濕器及管道，所述管道包括空氣輸送管和空氣排出管，所述空氣輸送管包括第一空氣送風管段和第二空氣送風管段，所述空氣排出管包括第一空氣排風管段和第二空氣排風管段；所述空氣過濾器的出風口與所述空氣增壓器的進風口連通，所述加濕器內(nèi)設有送風流道和回風流道，所述送風流道的一端通過所述第一空氣送風管段與所述空氣增壓器的出風口連通，所述送風流道的另一端通過所述第二空氣送風管段與所述燃料電池堆的空氣進口連通，所述回風流道的一端通過所述第一空氣排風管段與所述燃料電池堆的空氣出口連通，所述回風流道的另一端連接所述第二空氣排風管段；所述第一空氣送風管段上設有空氣進氣流量計，所述第二空氣送風管段上設有空氣進氣壓力傳感器；