CN104485466A - 一种便携式家用电器燃料电池电源 - Google Patents

一种便携式家用电器燃料电池电源 Download PDF

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Abstract

一种便携式家用电器燃料电池电源，涉及一种便携式电池电源，包括电堆（1）、电源插座（2）、逆变器（3）、壳体(4)、进气管(5)、氢气流量控制器(6)、氢气罐(7)、电缆线(8)；壳体(4)由两部分组成，电堆(1)的中部一侧连接有逆变器(3)，逆变器(3)的上部连接有电源插座(2), 电堆(1)的另一侧经进气管(5)连接到氢气流量控制器（6）上，电堆（1）的上部经电缆线（8）也连接到氢气流量控制器（6）上，氢气流量控制器（6）的另一侧连接到氢气罐（7）上。便携式户外燃料电池家用电器电源由于没有电网动力电源供电，自身发电和储存的电能来给家用电器供电,使用方便，电源设备的可靠性、安全性非常高。

Description

一种便携式家用电器燃料电池电源
技术领域
本发明涉及一种便携式电池电源，特别是涉及一种便携式家用电器燃料电池电源。
背景技术
随着我国经济与旅游业的快速发展，私家车数量的不断增加，相应的旅游信息和配套设施服务的完善，自驾车旅游逐渐成为大众旅游的重要形式。在我国，近十几年来，作为自驾车旅游基础载体的私人载客小汽车拥有量以年均30%左右的速度增长，预示着我国自驾车旅游发展的巨大潜力，势必会推动自驾车旅游市场的快速发展。同时，我国现阶段出台的关于减少汽车购置税的政策增加了人们购车的需求，从而也推动了自驾游的发展。随着有车一族人数的快速增加，自驾车旅游成为了传统旅游方式的重要补充。 　　如今，自驾游已成为了风靡全国的全新休闲方式。据国家旅游局统计资料表明：2012年国庆期间，旅行社团队游客占旅游总人数的36%，而自驾游已占到60%。我国自驾游的现状预示着这一旅游形式还将继续发展壮大，目前，我国自驾游发展存在的主要问题是在野外没有动力电源使用，沿途休息、娱乐、吃饭等没有电用，非常不方便，我公司研发的“便携式家用电器燃料电池电源”就能很好地满足汽车自驾游用电需求。燃料电池技术自发明以来，提供了最通用的能源解决方案。燃料电池与种类繁多的供电方式——从电池到内燃机展开竞争，并应用于从家庭发电供热、移动电话充电器到汽车、通讯、电力、工业等在内的大量应用中。燃料电池使用的燃料与其他竞争技术存在明显差别。内燃机技术仅限于使用一些液体燃料，电池需要充电来补充能源，而燃料电池则可以使用能提供氢的任何能源。这为该技术开辟了巨大的潜力，使其可以直接集成到现有的天然气基础设施，加工废弃物氢的化工厂，以及自垃圾填埋场生物甲烷、甲醇等燃料，并且能量转化效率高，清洁环保。在国家建设节能减排、绿色环保的和谐社会的背景下，成为企业承担社会责任的绝佳选择。燃料电池有多种类型，按使用的电解液不同分类，主要有磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）及碱性燃料电池（AFC）。燃料电池被认为是继火力发电、水力发电、太阳能发电和原子能发电之后的新一代发电技术，具有其它发电方式不可比拟的优越性：燃料电池将化学能直接转化为电能，不涉及热机过程，能量转换不受卡诺循环的限制，其理论热电转化效率可达 85%~90％，但由于电池在 工作时受各种极化的限制，目前各类燃料电池的实际发电效率均在 40%~60%的 范围内，若实现热电联供，总体热效率可达 80%以上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式家用电器燃料电池电源，便携式户外燃料电池家用电器电源由于没有电网动力电源供电，自身发电和储存的电能来给家用电器供电,使用方便，电源设备的可靠性、安全性非常高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种便携式家用电器燃料电池电源，所述燃料电池电源包括电堆、电源插座、逆变器、壳体、进气管、氢气流量控制器、氢气罐、电缆线；壳体由两部分组成，电堆的中部一侧连接有逆变器，逆变器的上部连接有电源插座, 电堆的另一侧经进气管连接到氢气流量控制器上，电堆的上部经电缆线也连接到氢气流量控制器上，氢气流量控制器的另一侧连接到氢气罐上。
一种便携式家用电器燃料电池电源，所述燃料电池电源包括电堆、电源插座、逆变器、壳体、进气管、氢气流量控制器、甲醇（乙醇）存储罐、甲醇（乙醇）制氢器、电缆线；壳体由两部分组成，电堆的中部一侧连接有逆变器，逆变器的上部连接有电源插座, 电堆的另一侧经进气管连接到氢气流量控制器上，电堆的上部经电缆线也连接到氢气流量控制器上，电缆线连接到甲醇（乙醇）制氢器上，甲醇（乙醇）制氢器的底部连接到甲醇（乙醇）存储罐上，氢气流量控制器的另一侧也连接到甲醇（乙醇）制氢器上。
一种便携式家用电器燃料电池电源，所述燃料电池电源包括电堆、电源插座、逆变器、壳体、进气管、氢气流量控制器、水量控制器、硼氢化钠燃料盒、储水罐、电缆线；壳体由两部分组成，电堆的中部一侧连接有逆变器，逆变器的上部连接有电源插座, 电堆的另一侧经进气管连接到氢气流量控制器上，电堆的上部经电缆线也连接到氢气流量控制器上，同时电缆线还连接到储水罐上，储水罐的下部连接有水量控制器，储水罐的上部并列装设有硼氢化钠燃料盒。
所述的一种便携式家用电器燃料电池电源，所述燃料电池电源电堆输出功率为1kW-3kW；氮气舱为2bar；电堆反应温度为70℃～80℃。
所述的一种便携式家用电器燃料电池电源，所述燃料电池电源检测组件为单堆性能监测；检测传感器为压力、氢气、温度传感器。本发明的优点与效果是：
1.燃料电池几乎不排放NOx及SOx ，温室气体CO2的排放量也比火力发电减少40%~60%，减轻了对大气的污染；没有传动部件，工作时噪声极低，因而可直接设在用户附近，从而减少传输费用和传输损失。
2.燃料电池的环境友好性是使其具有极强生命力和长远发展潜力的主要原因。与燃气涡轮机或内燃机相比，燃料电池没有机械传动部件， 因而系统更加安全可靠，不会因传动部件失灵而引发恶性事故。
附图说明
图1为本发明氢燃料电池家用电器电源结构示意图；
图2为本发明甲醇（乙醇）燃料电池家用电器电源结构示意图；
    图3为本发明硼氢化钠燃料电池家用电器电源结构示意图。
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：电堆1、电源插座2、逆变器3、壳体4、进气管5、氢气流量控制器6、氢气罐7、电缆线8、甲醇（乙醇）存储罐9、甲醇（乙醇）制氢器10、水量控制器11、硼氢化钠燃料盒12、储水罐13。
氢燃料单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。原料氢气在核心组件中游离出氢离子通过与质子交换膜及催化剂的电化反应，产生出电能。反应生成副产品为75度纯净水被排出。见燃料电池发电原理图。
便携式家用电器燃料电池电源电源由两大部分组成：一部分是燃料电池发电部分，另一部分是制氢气部分。见便携式家用电器燃料电池电源结构框图。
 燃料电池发电部分主要由发电电堆、电流逆变器、连接电缆、氢进气管、电源插座、壳体等组成。
制氢气部分按制氢原料不同分三类：如图，一类是直接用氢气罐放出氢气发电，包括氢气罐、氢气流量控制器、电缆连接线、壳体组成。二类是用甲醇（或乙醇）为燃料，经过制氢器裂解产生氢气发电，包括甲醇（乙醇）存储罐、甲醇（乙醇）制氢器、氢气流量控制器、电缆连接线、壳体组成。三类是用硼氢化钠为燃料和水化学反应产生氢气发电。包括硼氢化钠燃料盒、储水罐、水量控制器、氢气流量控制器、电缆连接线、壳体组成。
实施例1
见图1：电堆1、电源插座2、逆变器3、壳体4、进气管5、氢气流量控制器6、氢气罐7、电缆线8；
壳体4由两部分组成，电堆1的中部一侧连接有逆变器3，逆变器3的上部连接有电源插座2, 电堆1的另一侧经进气管5连接到氢气流量控制器6上，电堆1的上部经电缆线8也连接到氢气流量控制器6上，氢气流量控制器6的另一侧连接到氢气罐7上。
实施例2
见图2：电堆1、电源插座2、逆变器3、壳体4、进气管5、氢气流量控制器6、甲醇（乙醇）存储罐9、甲醇（乙醇）制氢器10、电缆线8；
壳体4由两部分组成，电堆1的中部一侧连接有逆变器3，逆变器3的上部连接有电源插座2, 电堆1的另一侧经进气管5连接到氢气流量控制器6上，电堆1的上部经电缆线8也连接到氢气流量控制器6上，电缆线8连接到甲醇（乙醇）制氢器10上，甲醇（乙醇）制氢器10的底部连接到甲醇（乙醇）存储罐9上，氢气流量控制器6的另一侧也连接到甲醇（乙醇）制氢器10上。
实施例3
见图3：电堆1、电源插座2、逆变器3、壳体4、进气管5、氢气流量控制器6、水量控制器11、硼氢化钠燃料盒12、储水罐13、电缆线8。
壳体4由两部分组成，电堆1的中部一侧连接有逆变器3，逆变器3的上部连接有电源插座2, 电堆1的另一侧经进气管5连接到氢气流量控制器6上，电堆1的上部经电缆线8也连接到氢气流量控制器6上，同时电缆线8还连接到储水罐13上，储水罐13的下部连接有水量控制器11，储水罐13的上部并列装设有硼氢化钠燃料盒12。
产品参数如下：电堆输出功率为1kW-3kW；氮气舱为2bar；电堆反应温度为70℃～80℃；检测组件为单堆性能监测；检测传感器为压力、氢气、温度等传感器；使用寿命为 10000h；存储温度为 -40℃～+70℃；工作温度为 -30℃～+60℃；相对湿度为5%～95%；海拔高度≤2000m；IP防护等级为IP55；存储温度为 -40℃～+70℃。

Claims (5)

1.一种便携式家用电器燃料电池电源，其特征在于，所述燃料电池电源包括电堆（1）、电源插座（2）、逆变器（3）、壳体(4)、进气管(5)、氢气流量控制器(6)、氢气罐(7)、电缆线(8)；壳体(4)由两部分组成，电堆(1)的中部一侧连接有逆变器(3)，逆变器(3)的上部连接有电源插座(2), 电堆(1)的另一侧经进气管(5)连接到氢气流量控制器（6）上，电堆（1）的上部经电缆线（8）也连接到氢气流量控制器（6）上，氢气流量控制器（6）的另一侧连接到氢气罐（7）上。
2.一种便携式家用电器燃料电池电源，其特征在于，所述燃料电池电源包括电堆（1）、电源插座（2）、逆变器（3）、壳体（4）、进气管(5)、氢气流量控制器(6)、甲醇（乙醇）存储罐(9)、甲醇（乙醇）制氢器(10)、电缆线(8)；壳体(4)由两部分组成，电堆(1)的中部一侧连接有逆变器(3)，逆变器(3)的上部连接有电源插座(2), 电堆(1)的另一侧经进气管(5)连接到氢气流量控制器(6)上，电堆(1)的上部经电缆线（8）也连接到氢气流量控制器（6）上，电缆线（8）连接到甲醇（乙醇）制氢器（10）上，甲醇（乙醇）制氢器（10）的底部连接到甲醇（乙醇）存储罐（9）上，氢气流量控制器（6）的另一侧也连接到甲醇（乙醇）制氢器（10）上。
3.一种便携式家用电器燃料电池电源，其特征在于，所述燃料电池电源包括电堆（1）、电源插座（2）、逆变器（3）、壳体（4）、进气管（5）、氢气流量控制器(6)、水量控制器(11)、硼氢化钠燃料盒(12)、储水罐(13)、电缆线(8)；壳体(4)由两部分组成，电堆(1)的中部一侧连接有逆变器(3)，逆变器(3)的上部连接有电源插座(2), 电堆(1)的另一侧经进气管(5)连接到氢气流量控制器(6)上，电堆(1)的上部经电缆线(8)也连接到氢气流量控制器(6)上，同时电缆线(8)还连接到储水罐(13)上，储水罐(13)的下部连接有水量控制器(11)，储水罐(13)的上部并列装设有硼氢化钠燃料盒(12)。
4.根据权利要求1所述的一种便携式家用电器燃料电池电源，其特征在于，所述燃料电池电源电堆输出功率为1kW-3kW；氮气舱为2bar；电堆反应温度为70℃～80℃。
5.根据权利要求1所述的一种便携式家用电器燃料电池电源，其特征在于，所述燃料电池电源检测组件为单堆性能监测；检测传感器为压力、氢气、温度传感器。
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