[發明專利]用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置

在審

• 申請號: 201811269347.0
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109273745A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 陳杰平
• 申請（專利權）人: 浙江氫谷新能源汽車有限公司
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04029
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明公開了一種用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置，該裝置包括燃料制氫系統和燃料電池，燃料電池包括電解槽，該電解槽帶有水排放口；燃料制氫系統包括甲醇制氫機構，甲醇制氫機構包括筒狀殼體；電解槽呈圓環狀包裹在筒狀殼體外周，水排放口與水蒸餾機構相連，水蒸餾機構與甲醇制氫機構之間連接有反應水回收管。本申請將甲醇制氫機構設置成筒狀，將電解槽設置成包裹在筒狀殼體外周的圓環狀，不僅結構更加緊湊，一體化程度更高；而且燃料電池發電過程中，電解槽內放出的熱量能夠被筒狀殼體吸收，為甲醇制氫機構的吸熱反應提供熱量，從而降低甲醇制氫機構中電加熱提供熱量產生的能耗。

技術領域

本發明屬于電動汽車燃料電池技術領域，具體涉及一種用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置。

背景技術

燃料電池是一種利用氧化還原反應將蘊藏于化學物質中的化學能直接轉化為電能的發電設備。其中應用范圍最廣的是以氫氣作為能量載體的質子交換膜燃料電池，它利用高純氫氣作為燃料，氧氣為氧化性氣體，兩者分別在陽極和陰極反應產生電能，由于反應產物只有水，因此具有高效、環保的特點。

同時，為了便于為燃料電池提供氫氣，人們開發了燃料制氫系統，從甲醇、天然氣、液化氣、汽油、柴油等碳水化合物中快速制備出燃料電池所需的合格的富氫混合氣體。通過將燃料制氫系統與燃料電池組合成燃料電池裝置，利用這類現場制氫系統為燃料電池供氫被認為是在沒有廣泛建立氫基礎設施之前燃料電池商業化的重要方式之一。

現有的燃料電池裝置中，燃料制氫系統與燃料電池之間僅存在簡單的氫氣輸送供給關系，不僅燃料電池裝置的一體化程度較低，而且燃料電池發電過程中產生的熱量沒有得到很好的利用。

發明內容

本申請的發明目的是提供一種一體化程度高、能夠充分利用燃料電池發電產生的熱量的用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置。

為實現上述發明目的，本申請的技術方案如下：

一種用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置，包括燃料制氫系統和燃料電池，所述的燃料電池包括電解槽，該電解槽帶有氫氣入口和水排放口，所述的氫氣入口與儲氫罐相連；所述的燃料制氫系統包括甲醇制氫機構，以及與該甲醇制氫機構相連的甲醇供應機構和水供應機構；所述的甲醇制氫機構包括筒狀殼體，所述的電解槽呈圓環狀包裹在筒狀殼體外周，所述的水排放口與水蒸餾機構相連，該水蒸餾機構與甲醇制氫機構之間連接有反應水回收管。

本申請將甲醇制氫機構設置成筒狀，將電解槽設置成包裹在筒狀殼體外周的圓環狀，不僅結構更加緊湊，一體化程度更高；而且燃料電池發電過程中，電解槽內放出的熱量能夠被筒狀殼體吸收，為甲醇制氫機構的吸熱反應提供熱量，從而降低甲醇制氫機構中電加熱提供熱量產生的能耗。

在上述的用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置中，所述的電解槽內環面與筒狀殼體外壁之間設有導熱機構。導熱機構能夠提高電解槽與筒狀殼體之間的傳熱效率，提高對電解槽釋放的熱量的利用率。

在上述的用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置中，所述的筒狀殼體內依次設有混合氣化室、反應室和冷卻室，所述的混合氣化室與甲醇供應機構和水供應機構相連，所述的電解槽處于反應室外周，所述的冷卻室通過管路與儲氫罐相連。

在上述的用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置中，所述的反應室內設有與混合氣化室相連通的螺旋狀反應管，螺旋狀反應管內填裝有制氫催化劑；所述的反應室的內壁上設有處于螺旋狀反應管外周的電磁加熱單元。與層狀填裝的制氫催化劑相比，螺旋狀反應管使得混合汽與管內的制氫催化劑充分接觸，而且接觸面積和接觸時間均大大增加，從而提高了本甲醇知情裝置對制氫催化劑的利用率，進一步提高了氫氣轉化效率。

在上述的用于純電動汽車的一體化燃料電池裝置中，所述的冷卻室的外周壁安裝有冷卻器，所述的混合氣化室的外周壁帶有熱交換器，所述的冷卻器和熱交換器之間設有冷卻介質循環管道，該冷卻介質循環管道上安裝有第四液體泵。