CN107978774A - 新能源汽车驱动氢燃料电池包 - Google Patents

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刘光代
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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车驱动氢燃料电池包，包括支架（1）、氢燃料电池组（2）、散热器（5）、蓄水装置（6）、高压储气罐（7），氢燃料电池组（2）置于支架（1）上部形成的至少一层电池组容腔内，每层电池组容腔内设有两列氢燃料电池组（2），两列氢燃料电池组（2）之间设有电控箱（3）；支架（1）的下部形成一层置物空间，该置物空间的两端用于安装高压储气罐（7），中部用于安装载重轮（4）、散热器（5）和蓄水装置（6）。本发明主要为新能源汽车提供电能，其原材料环保，产物环保，大幅度提高了电池包的供电能力，与锂电池联合也为其它新能源车的牵引动力提供增程的动力。

Description

新能源汽车驱动氢燃料电池包
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车驱动氢燃料电池包。
背景技术
人类对新能源的广泛运用，导致了二次电池市场的急速扩大。当前新能源体系中对二次电池的要求无处不在。无论是电动汽车，风能，太阳能并网还是电网调峰，都急需一种廉价，可靠，安全和寿命长的二次电池。目前所发展的二次电池主要集中在锂离子电池，高温钠硫电池，钠镍氯电池和钒液流电池。这些电池都具有各自的优点，比如锂离子电池和高温钠硫电池寿命长以及能量密度高，钒液流电池更是理论上具备无限的寿命等。但无论哪种电池，都无法同时满足廉价，可靠，安全和寿命长的要求。传统的锂离子电池过于昂贵，且有安全隐患；高温钠硫电池制造技术门槛高，售价昂贵；钒液流电池多项技术瓶颈目前都未能获得突破等。
锂离子动力蓄电池包通常安装在底盘车架内，由于空间限制，一个电池包的能量（200度电）只能运行100公里左右，车辆续航里程有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可循环再使用的新能源汽车驱动氢燃料电池包。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：新能源汽车驱动氢燃料电池包，支架、氢燃料电池组、散热器、蓄水装置、高压储气罐，氢燃料电池组置于支架上部形成的至少一层电池组容腔内，每层电池组容腔内设有两列氢燃料电池组，两列氢燃料电池组之间设有电控箱；支架的下部形成一层置物空间，该置物空间的两端用于安装高压储气罐，中部用于安装载重轮、散热器和蓄水装置。
所述的支架下部置物空间内设有至少四个载重轮。
所述的支架下部置物空间内设有至少两个散热器，所述散热器的散热板与氢燃料电池组紧密贴合，所述的散热板为铝质散热板。
所述的支架下部置物空间内设有至少两个蓄水装置。
所述的支架上用于放置氢燃料电池组的位置设有架空凸起。
所述的电池组容腔的数量为两层，每层分两列，每列放置128个氢燃料电池单体。
所述的电控箱上设有百叶窗散热孔。
所述的氢燃料电池单体包括壳体、均压腔和电池主体，壳体上设有氢气入口和空气入口，氢气入口与高压储气罐相连，均压腔和电池主体均位于壳体内部，电池主体包括阳极、阴极、质子交换膜、氢气催化层、氢离子扩散层、反应层，均压腔的进气口与壳体上的氢气入口相连，均压腔的出气口通过供氢通道与阴极相连，阴极、氢气催化层、氢离子扩散层、质子交换膜、反应层、阳极顺次贴合。
所述氢燃料电池单体的阴极底部连接有氢气回收管，氢气回收管与壳体上的氢气入口相连。
所述氢燃料电池单体的反应层底部设有排水管道，排水管道连通蓄水装置。本发明的有益效果是：
1）氢燃料电池装配在原电池包的容积内，随车辆运行持续发电，供电给车载的20度左右的高功率锂离子电池牵引车辆，延长了车辆续航里程，减少了大量建设和备用锂电池成本，也能有效减轻车身重量。
2）氢燃料电池工作效率高，清洁无污染，过载能力强，其短时过载能力可达200%的额定功率，更适合于车辆的加速、爬坡等工况。
3）电池包支架上用于放置氢燃料电池组的位置设有架空凸起，能有效增强电池组的散热功能。
4）电池包支架下部置物空间内安装有散热器，散热器的散热板与氢燃料电池组接触的面紧贴，能够有效提高热耦合，从而提高散热性，且散热板采用轻型且低价的铝金属制成，大幅度节约了生产成本。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明单体结构示意图；
图中，1-支架，2-氢燃料电池组，3-电控箱，4-载重轮，5-散热器，6-蓄水装置，7-高压储气罐，8-百叶窗散热孔，9-架空凸起，10-壳体，11-均压腔，12-阳极，13-阴极，14-质子交换膜，15-氢气催化层，16-氢离子扩散层，17-反应层，18-供氢通道，19-氢气回收管，20-排水管道，21-氢燃料电池单体。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，新能源汽车驱动氢燃料电池包，包括支架1、氢燃料电池组2、散热器5、蓄水装置6、高压储气罐7，氢燃料电池组2置于支架1上部形成的至少一层电池组容腔内，所述电池组容腔的数量为两层，每层电池组容腔内设有两列氢燃料电池组2；支架1的下部形成一层置物空间，该置物空间的两端用于安装高压储气罐7，中部用于安装载重轮4、散热器5和蓄水装置6。
所述的支架1上用于放置氢燃料电池组2的位置设有架空凸起9，能有效增强电池组的散热功能。
所述的每列氢燃料电池组2包含128个氢燃料电池单体21，氢燃料电池单体21间排列整齐，氢燃料电池单体21中的氢气入口与高压储气罐7相连，使得高压储气罐7能对整个电池组2进行统一提供氢气，使氢气能够在预定的气压下充满电池组2以参加反应。
所述两列氢燃料电池组2之间设有电控箱3，起到时时监控电池的作用，所述的电控箱3上设有百叶窗散热孔8，百叶窗散热孔8可提高电控箱3的散热效率，也可用于防尘。
所述支架1下部置物空间内设有至少四个载重轮4以便于整个装置的平稳运输；该置物空间内还设有至少两个蓄水装置6以及至少两个散热器5，蓄水装置6能够及时收集反应后的产物水，亦方便循环使用该产物。散热器5上的散热板与氢燃料电池组2接触的面紧贴，能够有效提高热耦合，从而提高散热性，且散热板采用轻型且低价的铝金属制成，大幅度节约了生产成本。
如图3所示，氢燃料电池单体21包括壳体10、均压腔11和电池主体，壳体10上设有氢气入口和空气入口，氢气入口与高压储气罐7相连，均压腔11和电池主体均位于壳体10内部，电池主体包括阳极12、阴极13、质子交换膜14、氢气催化层15、氢离子扩散层16、反应层17，均压腔11的进气口与壳体10上的氢气入口相连，均压腔11的出气口通过供氢通道18与阴极13相连，阴极13、氢气催化层15、氢离子扩散层16、质子交换膜14、反应层17、阳极12顺次贴合。
所述氢燃料电池单体21的阴极13底部连接有氢气回收管19，氢气回收管19用于将未被阴极13解离的多余氢气进行回收，节约成本。氢气回收管19与壳体10上的氢气入口相连，可使收集的多余氢气直接参与化学反应。
所述的氢气催化层15为铂质金属片，质子交换膜14为全氟磺酸膜。阴极13上的氢气在铂层的催化作用下发生氧化反应被解离成带正电的氢离子和电子，其中，产生的电子在电势的作用下经外电路流向阴极13形成电流，氢离子则经质子交换膜14到达贴近阳极12的反应层17处，氧气在阳极12上被拆分成带负电的氧离子和电子，电子在电极板之间形成电流。所述氢燃料电池单体21的反应层17底部设有排水管道20，排水管道20连通蓄水装置6。两个氢离子和一个氧离子在反应层17上发生还原反应生成水，生成的水通过排水管道20经冷凝蒸发后进入蓄水装置6。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：包括支架（1）、氢燃料电池组（2）、散热器（5）、蓄水装置（6）、高压储气罐（7），氢燃料电池组（2）置于支架（1）上部形成的至少一层电池组容腔内，每层电池组容腔内设有两列氢燃料电池组（2），两列氢燃料电池组（2）之间设有电控箱（3）；支架（1）的下部形成一层置物空间，该置物空间的两端用于安装高压储气罐（7），中部用于安装载重轮（4）、散热器（5）和蓄水装置（6）。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述的支架（1）下部置物空间内设有至少四个载重轮（4）。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述的支架（1）下部置物空间内设有至少两个散热器（5），所述散热器（5）的散热板与氢燃料电池组（2）紧密贴合，所述的散热板为铝质散热板。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述的支架（1）下部置物空间内设有至少两个蓄水装置（6）。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述的支架（1）上用于放置氢燃料电池组（2）的位置设有架空凸起（9）。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述的电池组容腔的数量为两层，每层分两列，每列放置128个氢燃料电池单体（21）。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述的电控箱（3）上设有百叶窗散热孔（8）。
8.根据权利要求6所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述氢燃料电池单体（21）包括壳体（10）、均压腔（11）和电池主体，壳体（10）上设有氢气入口和空气入口，氢气入口与高压储气罐（7）相连，均压腔（11）和电池主体均位于壳体（10）内部，电池主体包括阳极（12）、阴极（13）、质子交换膜（14）、氢气催化层（15）、氢离子扩散层（16）、反应层（17），均压腔（11）的进气口与壳体（10）上的氢气入口相连，均压腔（11）的出气口通过供氢通道（18）与阴极（13）相连，阴极（13）、氢气催化层（15）、氢离子扩散层（16）、质子交换膜（14）、反应层（17）、阳极（12）顺次贴合。
9.根据权利要求8所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述氢燃料电池单体（21）的阴极（13）底部连接有氢气回收管（19），氢气回收管（19）与壳体（10）上的氢气入口相连。
10.根据权利要求8所述的新能源汽车驱动氢燃料电池包，其特征在于：所述氢燃料电池单体（21）的反应层（17）底部设有排水管道（20），排水管道（20）连通蓄水装置（6）。
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