CN104061731A - 一种以燃料电池为电源的便携式冰箱 - Google Patents

Abstract

一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，该燃料电池便携式冰箱包括氢气储罐、燃料电池、半导体制冷模块、散热设备和辅助启动蓄电池。氢气储罐与燃料电池通连，通过气体泵和流量计控制输送；燃料电池与半导体制冷模块及散热风扇等用电设备相连，燃料电池产生的直流电经电池控制系统调整后输出给用电设备；蓄电池组与燃料电池的控制系统、氢气回路和氧气（空气）回路的气体泵等相连，燃料电池启动时蓄电池为这些用电设备提供启动电源。该冰箱以燃料电池电化学反应发电的方式，发电的燃料用清洁无污染的氢气，对环境无污染，电池工作噪音低，安全可靠，非常适合作为便携式冰箱的电源。

Description

一种以燃料电池为电源的便携式冰箱

技术领域

本发明涉及一种便携式冰箱，特别是涉及一种以燃料电池为电源的便携式冰箱。

背景技术

便携式冰箱给人们户外保鲜食品、冷藏饮料带来了很大便利，目前车载小容积便携冰箱可以从点烟器取电，大容积便携冰箱只能放在汽车后备箱，取电比较困难，而且当汽车发动机停止工作，冰箱不宜使用，以免将汽车蓄电瓶的电耗尽，影响汽车启动，这时便携冰箱只相当于保温箱的作用，制冷效果大打折扣；露营野餐用的便携冰箱一般使用铅酸蓄电池移动电源，但铅酸蓄电池生产和回收过程会对环境造成较大的污染，给人们的生产和生活带来危害。

以燃料电池作为便携式冰箱的电源将解决使用车载电源的不便以及改善使用铅酸蓄电池带来的环境污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，该冰箱电源以燃料电池电化学反应的发电方式，发电的燃料是清洁无污染的氢气，对环境无污染，电池工作噪音低，安全可靠，非常适合作为便携式冰箱的电源。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，所述燃料电池由供氧回路、供氢回路、除氢回路、散热回路、电堆总成及控制系统构成；该燃料电池便携式冰箱包括氢气储罐、燃料电池，半导体制冷模块、，冷却设备和辅助启动蓄电池。氢气储罐与燃料电池的燃料气入口通连，为燃料电池提供燃料，燃料电池产生的电源经电池控制系统调整后输出与半导体制冷模块相连，半导体制冷的热端安装冷却设备进行散热，蓄电池辅助燃料电池的气泵启动。

燃料电池便携冰箱同时提供家用交流电插头，交流电经过逆变后可以提供半导体模块制冷，具备家庭和户外两种用途，方便使用。

所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，所述冰箱的参量包括额定电压户外12V，家用220V。

所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，所述冰箱的参量包括额定功率50W，功率大小可定制，效率约38%。

所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，所述冰箱的参量包括容量10L，容量大小可定制。

所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，所述冰箱的参量包括制冷温度比环境温度低20～25℃。

本发明的优点与效果是：

本发明以燃料电池电化学反应的方式发电，燃料利用效率高，为社会节约了能源；单独使用的燃料电池电源增加了车载和户外使用便携式冰箱的便利性；使用清洁能源氢气作为燃料没有污染，改善了使用铅酸蓄电池带来的污染问题。该项专利的推广将会起到节约社会能源，方便人们户外饮食保鲜冷藏，改善生活环境的作用。

附图说明

图1为本发明燃料电池单电池发电原理示意图；

图2为本发明半导体制冷原理示意图；

图3为本发明燃料电池便携式冰箱示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

图中部件为：1便携拎手，2冷藏室，3 冰箱外壳，4 氢气储罐，5气体泵，6 燃料电池，7半导体制冷模块，8冷却设备，9蓄电池，10交流电插头，11逆变器。

见图1， 燃料电池单电池工作原理：

燃料电池是一种以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的装置，是一项高效率利用能源而又不污染环境的新技术。

燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。这种小功率的电池单体可以串联起来组成大功率的燃料电池堆，以满足各种大功率用电设备的需要。只要能保证燃料和氧化剂的供给，电池堆就可以连续不断地产生电能供用电设备使用。

见图2，半导体冰箱制冷原理：

根据"帕尔帖效应"的物理原理，电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷）。

所以，"半导体电子制冷"的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差。半导体材料具有极高的热电势，可以成功的用来做小型的热电制冷器。电子冰箱简单结构为：将P型半导体，N型半导体，以及铜板，铜导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用，回路由 12V直流电供电，接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部），另一个接头散热（冰箱后面散热器）。

见图3，以氢燃料电池为电源的便携式冰箱：

以燃料电池发电作为便携式冰箱电源的设计主要包括以下几个部分：

1、启动系统

燃料电池启动发电时需要有辅助电源，用蓄电池组与燃料电池的控制系统，氢气回路和氧气（空气）供给的气体泵等相连，电池启动时蓄电池为这些用电设备提供启动电源。

2、燃料供给系统

氢气储存在燃料气罐中，发电时通过气体泵向燃料电池电堆输送，以流量计控制流量，电堆中未反应的剩余氢气可通过循环回路回收利用，回收后的氢气与从氢气储罐输出的新氢混合成富氢的混合气向电池电堆供应。

3、发电和制冷系统

燃料电池通入燃料氢和氧气（空气）后就可以产生直流电，经过燃料电池控制系统调整后可以输出向半导体制冷模块供电，半导体吸热端从冰箱内部吸热，散热端将热量散发到冰箱外部，在散热端有安装有散热风扇，风扇运行的电源也来自燃料电池。随着半导体不断从冰箱内部吸收热量向冰箱外部排放，冰箱内的温度不断降低，起到保鲜冷藏食品的作用。

燃料电池便携冰箱配备家用交流电插头，交流电经过逆变器后输送到半导体制冷模块和冷却设备，经逆变的直流电供设备制冷使用，使燃料电池便携冰箱具有家庭和户外两种功能，方便使用。

本发明主要参数见下表：

表1 燃料电池便携式冰箱系统参数表

序号	参数	数值	备注
				1	冰箱容量	10 L	容量大小可定制
2	额定电压	家用220V / 户外12V
				3	额定功率	48 W	功率大小可定制
4	使用环境温度	-40℃～55℃
				5	制冷	比环境温度低15～25℃
6	氢气纯度	>99.9%
				7	燃料电池发电效率	约38 %
8	发电排放物	纯净水
				9	系统噪音	< 50 dB
10	使用寿命	2000 h

Claims (8)

1.一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，其特征在于，所述燃料电池由供氧回路、供氢回路、除氢回路、散热回路、电堆总成及控制系统构成；

该燃料电池便携式冰箱包括氢气储罐、燃料电池，半导体制冷模块、冷却设备和辅助启动蓄电池。

2.氢气储罐与燃料电池的燃料气入口通连，通过气体泵向燃料电池电堆输送，以流量计控制流量；燃料电池与半导体制冷模块及散热风扇等用电设备相连，燃料电池产生的直流电经电池控制系统调整后输出给用电设备；蓄电池组与燃料电池的控制系统、氢气回路和氧气（空气）回路的气体泵等相连，燃料电池启动时蓄电池为这些用电设备提供启动电源。

3.交流电插头与逆变器相连，逆变器与半导体制冷模块和冷却设备相连，使燃料电池便携式冰箱可以使用家用交流电制冷。

4.根据权利要求1所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，其特征在于，所述装置的参量包括额定电压户外12V，家用220V。

5.根据权利要求1所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，其特征在于，所述装置的参量包括容量10 L，容量大小可定制。

6.根据权利要求1所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，其特征在于，所述装置的参量包括额定输出功率48 W，功率大小可定制，发电效率约38 %。

7.根据权利要求1所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，其特征在于，所述装置的参量包括使用环境温度-40～55℃，制冷比环境温度低15～25℃。

8.根据权利要求1所述的一种以燃料电池为电源的便携式冰箱，其特征在于，所述装置的参量包括氢气纯度>99.9%，发电排放物纯净水。