[發明專利]一種液態有機儲氫材料供氫的高溫燃料電池系統

在審

• 申請號: 202210873827.8
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN116470097A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 張銳明;劉若璐;李洪偉;楊瀚舟;吳焯峰;龔聰文;黃亮
• 申請（專利權）人: 北京瀚銳氫能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04029;H01M8/04089
• 代理公司: 佛山東平知識產權事務所(普通合伙) 44307
• 代理人: 龍孟華

本發明涉及燃料電池技術領域，公開一種液態儲氫材料供氫的高溫燃料電池系統，包括高溫燃料電池電堆、供氫系統、熱管理系統、空氣供給系統、控制系統。其中，供氫系統中的液態有機儲氫材料通過第一循環管道在液態有機儲氫材料罐和催化床之間流動，熱管理系統中的導熱液通過第三循環管道在熱交換器和催化床之間流動，結合設置在催化床的導熱液入口處的溫度傳感器，可以有效避免液態有機儲氫材料因接觸高溫燃料電池產生的高溫而遭到結構破壞。同時，由于在液態有機儲氫材料罐上設有氫含量檢測計，不僅可以對液態有機儲氫材料進行及時更換，而且結合液態有機儲氫材料的流動速度控制等，就可以十分方便的確保高溫燃料電池系統有足夠的氫氣供應。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及到一種液態有機儲氫材料供氫的高溫燃料電池系統。

背景技術

由于經濟的快速增長，我國已成為一個能源消費大國，面對日益增長的能源消耗和加劇問題，國家大力推動高效綠色的新能源技術。氫能燃料電池作為一種能量轉化效率高、功率密度高、對環境友好的新型能量轉化裝置，成為人們研究的一個重要方向。

目前氫氣的儲運方式主要有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機液態儲運和固態儲氫四種方式。液態有機儲氫是利用烯烴、炔烴、芳烴等不飽和液態有機物，通過加氫反應將氫氣固定形成分子內結合有氫的液態化合物、以實現儲氫的功能。與其他幾種儲氫方式相比，液態有機儲氫方式的體積儲氫密度大、液態儲氫純度高、儲氫過程安全高效。有機液態儲氫材料的脫氫過程反應溫度通常要大于180℃，因此脫氫過程往往耗能較大。

一篇公開號為CN?107154504?A的中國發明專利申請公開一種基于液態氫源和中高溫燃料電池的智能電源及供電方法。所述的基于液態氫源和中高溫燃料電池的智能電源，用于新能源汽車的車載動力系統中，包括：包括用于提供氫氣的有機液態氫源裝置、用于將氫能轉換為電能的氫能轉換裝置和用于管理電能的電源管理裝置，以及溫度管理裝置；所述有機液態氫源裝置包括用于儲存有機液態氫源材料和有機液態儲氫載體的儲存設備，及用于產生氫氣的脫氫裝置；所述氫能轉換裝置包括用于發電的氫燃料電池，所述氫燃料電池為中溫燃料電池電堆或者高溫燃料電池電堆；所述電源管理裝置包括用于儲存電能的二次電池以及用于電能管理的電能管理單元；所述脫氫裝置設有第一熱交換設備，所述氫燃料電池設有第二熱交換設備，所述二次電池設有第三熱交換設備，所述第一熱交換設備、第二熱交換設備、第三熱交換設備通過管道傳熱設備連接；所述溫度管理裝置用于管理系統溫度以及控制所述第一熱交換設備、第二熱交換設備、第三熱交換設備及管道傳熱設備的運行。

上述現有發明雖然能夠通過管道傳熱設備內的導熱介質吸收中溫燃料電池電堆或高溫燃料電池電堆以及鋰電池的熱量，從而起到冷卻燃料電池和為脫氫裝置提供熱量，提高系統熱能利用效率的作用；但是，仍存在以下一些缺陷：1）有機液態氫源材料在先流經與氫燃料電池連接的第二熱交換設備后再進入脫氫裝置的，對于一些高溫燃料電池而言，其工作溫度通常達到600℃以上，因此，第二熱交換器本身的溫度就較高，即使通過泵的流速的來控制熱交換器的問題，也容易出現局部溫度過高問題，過高的溫度會破壞有機液態氫源材料的結構，進而影響脫氫效果和循環利用時的充氫效果。2）由于通過泵的流速的控制熱交換器的溫度，這也導致有機液態氫源材料的供給出現較大波動，因此需要用到緩沖罐來緩沖；緩沖罐是用來確保氫氣供給壓力的，因此其實質上也相當于一個高壓氫氣罐，存在如高壓氫氣功能類似的安全隱患。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于本發明提出一種改進結構的液態有機儲氫材料供氫的高溫燃料電池系統，為解決現有技術中存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案。

一種液態有機儲氫材料供氫的高溫燃料電池系統，包括，高溫燃料電池電堆、供氫系統、熱管理系統和空氣供給系統。