CN104377376A - 一种自给充装的燃料电池氢气供气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自给充装的燃料电池氢气供气系统。该系统包括氢气产生单元、氢气储存及供应单元，所述氢气产生单元产生氢气，经过增压泵进入氢气储存及供应单元；氢气储存及供应单元存储氢气并将氢气提供给燃料电池系统；燃料电池系统中反应时最终生成的水又提供给所述氢气产生单元，以用于继续制造氢气。采用本发明，可节省大量人力、物力，运行成本低，免维护，能耗低，应用前景广泛。

Description

一种自给充装的燃料电池氢气供气系统
技术领域
本发明为一种自给充装的燃料电池氢气供气系统，具体涉及燃料电池领域。
背景技术
目前，燃料电池系统使用的氢气主要由高压氢气瓶提供，由于单一气瓶储存的氢气量比较少，所以氢气用完时需要人工更换氢气瓶。为了供燃料电池系统长时间工作，现行的解决方法一般可以利用多组气瓶进行串联，由此增加燃料电池系统的工作时间；或者采用如申请号为201410055789.0的专利《双独立式燃料电池氢气供气系统》的方法，采用多个供气系统，在更换其中一个供气系统的氢气瓶时，由另外一组供气系统为燃料电池系统提供氢气。现有方法从一定程度上延长了燃料电池系统的工作时间，但更换氢气瓶耗费人力、物力，且需要定期维护，不能从本质上解决问题。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提拱一种自给充装的燃料电池氢气供气系统，既能保证燃料电池系统正常工作，又可避免人工更换氢气瓶。
本发明采用的技术方案如下所述：一种自给充装的燃料电池氢气供气系统，包括氢气产生单元、氢气储存及供应单元、增压泵、阻火器、控制阀门、水管路及多条氢气管路。所述氢气产生单元产生的氢气，通过增压泵增压后进入氢气储存和供应单元，由氢气储存及供应单元存储；当燃料电池系统运行时，氢气储存及供应单元将存储的氢气通过阻火器、控制阀门，由氢气管路输送进入燃料电池系统，所述控制阀门用于控制氢气是否进入燃料电池系统；燃料电池系统中反应时最终生成的水，通过燃料电池系统和氢气产生单元之间连接的水管路提供给所述氢气产生单元，用于继续制造氢气；氢气产生单元、氢气储存及供应单元、燃料电池系统之间分别通过氢气管路依次连接。
进一步的，氢气储存及供应单元包括汇流排和存储部分。汇流排由氢气管路构成，管路可以为一路或多路。其中任一路管路中，始端连接氢气产生单元，用于汇聚氢气产生单元生成的氢气；中间部分连接存储部分，用于对存储部分进行氢气灌装；末端连接燃料电池系统，用于为燃料电池系统提供氢气。
进一步的，汇流排的其中任一路管路，其始端设置一个单向进口阀门，用于控制氢气进入汇流排以及防止氢气倒流回氢气产生单元；其末端设置一个出口阀门，用于控制氢气是否进入燃料电池系统以及控制氢气流量。
进一步的，氢气产生单元为氢气发生器，可采用电解水制氢机、甲醇重组器或天然气重组器。
进一步的，氢气储存及供应单元的存储部分可以为氢气瓶，可采用不锈钢瓶或碳纤维缠绕瓶，数量大于等于2。
进一步的，在管路上于氢气通过增压泵后位置处设置一个压力表，用于监控增压后的氢气压力。
进一步的，在阻火器和阀门之间增加一个安全阀门。当压力过大或存在其他危险情况时，可在氢气进入燃料电池系统之前释放部分或全部氢气，以降低氢气压强或不向燃料电池系统输送氢气。
进一步的，氢气发生器，增压泵，压力表以及所有阀门均可远程控制。所有阀门均可为电磁阀。
附图说明
图1是本发明提供的自给充装的燃料电池氢气供气系统结构图。
（1）自给充装的燃料电池氢气供气系统；（2）氢气发生器；（3）汇流排；（4）增压泵；（5）压力表；（6）阻火器；（7a）、（7b）、（7c）、（7d）、（7e）、（7f）氢气瓶；（8a）、（8b）单向进口阀门；（9a）、（9b）出口阀门；（10）控制阀门；（11）安全阀门；（12）燃料电池系统。
具体实施方式
下面将结合本发明的示意图对本发明进行详细说明：
如图1所示，为本发明提供的一种自给充装的燃料电池氢气供气系统（1），包括氢气发生器（2）、汇流排（3）、燃料电池系统（12），三者通过氢气管路依次连接。氢气发生器（2）依次通过增压泵（4）、压力表（5）并连接至汇流排（3）；汇流排（3）依次通过阻火器（6）、安全阀门（11）、控制阀门（10）并连接至燃料电池系统（12）。
汇流排（3）由两路氢气管路构成，如图所示，上下两路氢气管路分别连接有3个氢气瓶（7a）-（7c）和（7d）-（7f）。上面一路氢气管路其始端设置有单向进口阀门（8a），末端设置有出口阀门（9a）；下面一路氢气管路其始端设置有单向进口阀门（8b），末端设置有出口阀门（9b）。通过选择打开或关闭单向进口阀门（8a）、（8b）中的一个或全部，选择仅对其中一路氢气管路中连接的氢气瓶灌装氢气，或对所有氢气瓶灌装或不灌装氢气；通过选择打开或关闭出口阀门（9a）、（9b）中的一个或全部，选择仅采用其中一路氢气管路中连接的氢气瓶输送氢气至燃料电池系统（12），或采用两路中的所有氢气瓶输送或不输送氢气至燃料电池系统（12）。本实施例中的阀门均采用电磁阀。
自给充装的燃料电池氢气供气系统（1）工作时，开启氢气发生器（2）工作，生成的氢气经过增压泵（4），由氢气管路进入汇流排（3）中汇聚并存储至氢气瓶。单向进口阀门（8a）、（8b）选择用于存储氢气的氢气瓶，压力表（5）监控增压后的氢气。
当燃料电池系统运行时，由出口阀门（9a）、（9b）选择氢气瓶为燃料电池系统（12）提供氢气，输送出的氢气通过阻火器（6）、安全阀门（11）和控制阀门（10），经由氢气管路进入燃料电池系统（12）。控制阀门（10）用于控制氢气是否进入燃料电池系统（12）。安全阀门（11）用于出现紧急情况例如压力过大或其他危险情况时，在氢气进入燃料电池系统（12）之前释放部分或全部氢气，以降低氢气压强或不向燃料电池系统（12）输送氢气。燃料电池系统（12）中进行一系列反应最终生成的水则通过水管路提供给氢气发生器（2），用于继续制造氢气。
本发明的优点在于：由于该系统使用了氢气发生器，可现场制氢、自给充装，无需更换氢气瓶即可保证燃料电池系统正常工作；氢气发生器，增压泵，压力表，电磁阀等确保了系统的安全性，且均可远程控制，无需人工操作；燃料电池系统反应生成的水可直接用于氢气发生器，实现水的循环再利用。本系统可节省大量人力、物力，运行成本低，免维护，能耗低，应用前景广泛。
以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非局限于本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (9)

1.一种自给充装的燃料电池氢气供气系统，用于为燃料电池系统提供氢气，包括氢气产生单元、氢气储存及供应单元、增压泵、阻火器、控制阀门、水管路及多条氢气管路，其特征在于：所述氢气产生单元产生的氢气，通过增压泵增压后进入氢气储存和供应单元，由氢气储存及供应单元存储；当燃料电池系统运行时，氢气储存及供应单元将存储的氢气通过阻火器、控制阀门，由氢气管路输送进入燃料电池系统，所述控制阀门用于控制氢气是否进入燃料电池系统；燃料电池系统中反应时最终生成的水，通过燃料电池系统和氢气产生单元之间连接的水管路提供给所述氢气产生单元，用于继续制造氢气；氢气产生单元、氢气储存及供应单元、燃料电池系统之间分别通过氢气管路依次连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：氢气储存及供应单元包括汇流排和存储部分，汇流排由氢气管路构成，管路可以为一路或多路；其中任一路管路中，始端连接氢气产生单元，用于汇聚氢气产生单元生成的氢气；中间部分连接存储部分，用于对存储部分进行氢气灌装；末端连接燃料电池系统，用于为燃料电池系统提供氢气。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述汇流排的其中任一路管路，其始端设置一个单向进口阀门，用于控制氢气进入汇流排和防止氢气倒流回氢气产生单元；其末端设置一个出口阀门，用于控制氢气是否进入燃料电池系统和控制氢气流量。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：氢气产生单元为氢气发生器，可采用电解水制氢机、甲醇重组器或天然气重组器。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述存储部分为氢气瓶，可选为不锈钢瓶或碳纤维缠绕瓶，气瓶数量大于等于2。
6.如权利要求1所述的自给充装的燃料电池氢气供气系统，其特征在于：设置一个压力表来监控经过所述增压泵增压后的氢气。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：在阻火器和阀门之间设置一个安全阀门，当压力过大或存在其他危险情况时，可在氢气进入燃料电池系统之前释放部分或全部氢气，以降低氢气压强或不向燃料电池系统输送氢气。
8.如权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于：所有阀门均为电磁阀。
9.如权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于：所述氢气发生器，增压泵，压力表及所有阀门均可远程控制，无需人工操作。
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