[發明專利]一種綠色船舶用高安全型燃料電池發電系統及其安全工作方法

有效

• 申請號: 202110786384.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113471483B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 徐增師;高勇;王振;張海波;彭冰蓉
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04029;B63H21/00
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種綠色船舶用高安全型燃料電池發電系統，包括燃料電池發電裝置、氫氣儲/供裝置、水熱管理裝置、機械通風裝置、消防裝置、安全監控裝置和控制/能量管理裝置，燃料電池發電裝置和氫氣儲/供裝置外均為設置有機械通風口和火焰探測器的自防爆型密閉艙室，通過設有緊急切斷閥的雙壁管連接，還公開了其安全工作方法；本發明根據涉氫環境危險程度和機械通風，將燃料電池發電模塊內部空間采取分區和通風設計，避免了局部聚積氫氣濃度較高引發爆炸的隱患，有效提高了燃料電池發電模塊的自防爆性能；通過實現了對系統內部氫氣泄露過程中風險程度監測和報警，提高了船用燃料電池系統的安全性能。

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，更具體地涉及一種綠色船舶用高安全型燃料電池發電系統，以及其安全工作方法。

背景技術

船舶對鋼鐵、石化、紡織、裝備制造、電子信息等重點產業發展和擴大出口具有較強的帶動作用，是國家實施海洋強國和制造強國戰略的重要支撐。然而，船舶的傳統動力推進裝置，如柴油機、蒸汽輪機、燃氣輪機等，通過消耗柴油來產生動力，存在如下主要問題：燃料能量轉換效率低、振動噪聲等級高、尾氣排放污染生態環境。因此，研究清潔、高效、可持續發展的新能源動力推進技術已經成為綠色船舶的重要發展方向。

燃料電池是?21?世紀綠色動力能源技術制高點，是一種將自身攜帶氫燃料與氧化劑中的化學能經電化學反應直接轉化為電能的發電裝置，具有能量轉化效率高、能量密度高、振動噪聲低和零排放等優點。因此，燃料電池發電系統在船舶上應用可實現能源高效、零排放和船舶舒適度提升，是綠色船舶的理想動力推進裝置，適應綠色船舶市場需求，具有廣闊市場應用前景。

目前，燃料電池技術已推廣應用于新能源汽車，在船舶領域應用起步較晚，船用燃料電池發電系統處于設計開發階段，已在提高散熱效率和余熱利用率、高效制氫和供氫等方面取得顯著成果，如發明專利“船用氫燃料電池系統（申請號CN201810110021.7）”、“一種氫燃料電池動力船余熱綜合利用系統（申請號CN201910412785.6）”和“一種船用燃料電池儲供氫系統（申請號CN202011599354.4）”，實用新型專利“一種船用制氫供氫一體化氫能動力系統（申請號CN201921422314.5）”等。不同于車用工況環境，船舶用燃料電池發電系統通常安裝于相對密閉船舶艙室，且船舶運行遠離陸地，水上能源補給不便，一旦發生危險情況，人員逃生困難。因此，如何實現燃料電池發電系統高安全性是船舶工程化應用關鍵，然而現有技術中船舶用燃料電池發電系統在安全性設計報道相對較少且仍存在不足：

申請號為CN202011489495.0?，專利名稱為“一種氫燃料電池船舶安全保護系統和保護方法”的發明專利通過對氫氣瓶、氫氣管路、氫氣儲罐區、燃料電池艙室、控制艙和乘客艙進行氫氣濃度實時監測、泄露預警、濃度控制，提高燃料電池在船舶安全性及可靠性，但燃料電池發電系統中作為氫氣泄漏源之一的燃料電池發電裝置并未得到進行氫氣濃度實時監測、泄露預警、濃度控制，安全設計有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的之一在于解決上述問題，提供一種綠色船舶用高安全型燃料電池發電系統。