CN108258272A - 一种具有风冷氢燃料电池的发电机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种具有风冷氢燃料电池的发电机，包括甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备；甲醇水重整制氢设备包括储存容器、原料输送装置、甲醇水输送管路、重整装置、分离装置、氢气输送管路、控制电路板；所述原料输送装置通过甲醇水输送管路分别连接储存容器及重整装置，原料输送装置将储存容器中的甲醇水原料输送至重整装置；重整装置连接分离装置，分离装置连接氢气输送管路；燃料电池系统包括燃料电池风冷装置，通过风冷装置为燃料电池降温。本发明提出的发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，减少对环境的污染。同时可以有效地利用自然能源发电，并能将多余电能以甲醇的方式存储，在供电高峰可以通过甲醇发电。

Description

一种具有风冷氢燃料电池的发电机

技术领域

本发明属于发电机技术领域，涉及一种发电机，尤其涉及一种具有风冷氢燃料电池的发电机。

背景技术

能源危机和生态危机一直困扰着世界各国政府，同样也困扰着中国政府。多年来的探索虽有所成效，但一直没有重大突破。

现有用电设备通常需要接通电网交流电，在没有接通电网的户外则无法使用；或者通过柴油发电机发电。柴油发电机体积大，在发电时会发出较大噪声；柴油不仅消耗了大量的石油等不可再生资源，而且尾气中所含的氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳等，会对环境造成较大污染。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的供电方式，以便克服现有供电方式的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有风冷氢燃料电池的发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，便于移动，节约能源，减少对环境的污染。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有风冷氢燃料电池的发电机，包括甲醇水制氢装置、氢燃料电池、空气泵、控制电路板；甲醇水制氢装置包括输送泵、换热器、重整器、膜分离器；

所述甲醇水储存容器设有第一温度传感器、液位传感器，换热器内设有第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内设有第三温度传感器，氢燃料电池的气流入口、气流出口分别设置压力传感器及电磁阀；

所述控制电路板分别连接输送泵，换热器内的第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内的第三温度传感器，氢燃料电池的压力传感器及电磁阀，并控制各个部件的工作；

所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低；甲醇水原料在重整室内进行重整制氢反应制得含氢气体，通过膜分离器得到氢气；空气泵连接氢燃料电池，将空气泵入氢燃料电池中；氢气与空气中的氧气通过氢燃料电池发生氧化还原反应产生电能；

所述氢燃料电池包括燃料电池风冷装置，通过风冷装置为燃料电池降温；所述风冷装置包括风冷风机、风冷风道，风冷风道设有吹风口；部分风冷风道靠近燃料电池系统的电堆设置，或者，部分风冷风道设置于电堆内部、两个单体燃料电池之间。

本发明的有益效果在于：本发明提出的具有风冷氢燃料电池的发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，便于移动，节约能源，减少对环境的污染。同时可以有效地利用自然能源发电，并能将多余电能以甲醇的方式存储，在供电高峰可以通过甲醇发电。本发明更有利于充分地利用能源，节能环保。

附图说明

图1为本发明水氢发电机的结构示意图。

图2为本发明水氢发电机的组成示意图。

图3为甲醇水重整制氢设备的组成示意图

图4为甲醇水重整制氢设备的结构示意图。

图5为甲醇水重整制氢设备的外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1、图2，本发明揭示了一种具有液冷氢燃料电池的发电机，所述发电机包括：甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2、甲醇制备设备3、风能发电设备4、太阳能发电设备5、储电单元6、充电控制单元7、电解水制氢设备8、主控单元9、监测终端10、控制终端(还可以包括其他发电单元，如沼气发电单元等等)。

所述主控单元9分别连接甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2、甲醇制备设备3、风能发电设备4、太阳能发电设备5、储电单元6、充电控制单元7、电解水制氢设备8、监测终端10，控制甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2、甲醇制备设备3、风能发电设备4、太阳能发电设备5、充电控制单元7、电解水制氢设备8的工作，并向监测终端10发送设备的相关信息。所述监测终端、控制终端分别包括无线通讯单元，与主控单元无线通讯，监测终端从主控单元获取设备的状态信息，控制终端向主控单元发送控制命令。

如图1所示，本实施例中，氢气发电设备(氢燃料电池)2连接空气泵50，甲醇水重整制氢设备1连接储存容器130、甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2依次设置，储存容器130的上部设有溶液添加口及盖体。

如图3所示，所述氢气发电设备包括燃料电池系统208、缓冲电源206，燃料电池系统208连接缓冲电源206；所述氢燃料电池包括燃料电池风冷装置，通过风冷装置为燃料电池降温；所述风冷装置包括风冷风机、风冷风道，风冷风道设有吹风口；部分风冷风道靠近燃料电池系统的电堆设置，或者，部分风冷风道设置于电堆内部、两个单体燃料电池之间。

甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2的基本组成都是现有技术，本申请人的一些在先申请揭示了上述部件的组成(如三件授权的发明专利：中国专利CN201210339912.2，一种利用甲醇水制备氢气的系统及方法；中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电系统及方法；中国专利CN 201310520538.0,一种即时制氢发电系统及方法)，这里不做过多赘述。但为了能体现本申请公开充分，这里也稍作基本介绍，并对部分细节做进一步改进。

请参阅图2，所述甲醇水重整制氢设备包括原料输送装置101、甲醇水输送管路102、重整装置103、分离装置104、氢气输送管路105、余气排放管路107、启动装置108、控制电路板109(可以与氢气发电设备2、空气泵50共用一个控制电路板109，如图1所示)。所述控制电路板109分别连接原料输送装置101、重整装置103、分离装置104，控制各个装置工作。

所述原料输送装置101通过甲醇水输送管路102分别连接储存容器130及重整装置103，所述原料输送装置101将储存容器130中的甲醇水原料输送至重整装置103。所述重整装置103连接分离装置104，分离装置104分别连接氢气输送管路105、二氧化碳收集管路106、余气排放管路107；所述分离装置包括膜分离装置。

所述重整装置包括换热器、气化室、重整室、分离室，所述膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室内的上部。甲醇水原料在换热器中换热后进入气化室汽化；汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为300℃～420℃，所述重整室上部的温度为400℃～570℃；重整室与分离室通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室的上部，能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；所述分离室内的温度设定为350℃～570℃，从分离室内的膜分离装置的产气端得到氢气。

本实施例中，所述储存容器130可以设有第一温度传感器、液位传感器，换热器内设有第二温度传感器、第一流量传感器，重整室内设有第三温度传感器，氢燃料电池的气流入口、气流出口分别设置压力传感器及电磁阀。所述控制电路板分别连接输送泵(原料输送装置101)，换热器内的第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内的第三温度传感器，氢燃料电池的压力传感器及电磁阀，并控制各个部件的工作。

所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低；甲醇水原料在重整室内进行重整制氢反应制得含氢气体，通过膜分离器得到氢气；空气泵连接氢燃料电池，将空气泵入氢燃料电池中；氢气与空气中的氧气通过氢燃料电池发生氧化还原反应产生电能。

本申请的进一步改进之处在于：

请参阅图3、图4，所述重整装置103包括换热器、加热气化管路1038、重整室1037，所述膜分离装置设置于重整室1037内的上部。所述换热器包括甲醇水预热管路，所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道(这段输送管道可以作为甲醇水预热管路)上，甲醇水原料在换热器中与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低。甲醇水原料在换热器中换热后进入加热气化管路1038气化；气化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室内设有催化剂。

重整装置103的整体大致为一中空柱体1031,中空柱体1031的上部设有气体出口1032。所述重整装置103一端安装有启动装置108，该启动装置108包括杯座1033，杯座1033上安装有甲醇水预热管路、加热气化管路、点火装置及温度探测装置；所述原料输入管道输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管路相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管路后，从加热气化管路的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管路的末端相对应，用于对加热气化管路中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧，对加热气化管路进行加热，使加热气化管路中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整装置加热；所述温度探测装置用于探测加热气化管路旁的温度；所述重整装置启动制氢后，重整装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整装置运行。

所述杯座1033的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整装置内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭，同时控制原料输入管道的流量。

所述制氢设备启动后，制氢设备通过制氢装置制得的氢气提供运行所需的能源；此时，可以关闭启动装置。由于制氢装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行，从而可以减少对外部能源的依靠，自适应能力强。

所述重整室1037包括中空圆柱壳体，中空圆柱壳体内设有催化剂1039；加热气化管路1038的部分或全部设置于中空圆柱壳体内、被催化剂1039包裹，有效保护加热气化管路。通过该改进，本发明可以更好地为甲醇水液体预热，且避免加热气化管路出现起皮脱离的情况，有效延长管路的使用寿命。

此外，为了有效利用余气的热量，甲醇水预加热管路可以与余气排放管路换热。所述甲醇水预加热管路的一部分为螺纹状管路，螺纹状管路内用于输送甲醇水原料；螺纹状管路包裹住重整装置的余气排放管路；余气排放管路经过螺纹状管路后温度降低，螺纹状管路经过余气排放管路后温度升高；螺纹状管路的一端设有输入端口，另一端设有两个输出端口，各输出端口设有阀门；一个输出端口连接甲醇水输送管路的其他部分，另外一个输出端口通过循环管路连接至输入端口；在靠近螺纹状管路的输出端口处设置温度传感器，温度传感器连接预加热控制器；预加热控制器根据温度传感器的温度数据及重整设备的原料需求调节两个阀门的开关及阀门的开度。

水氢发电机的氢燃料电池2可以是现有普通的氢燃料电池(如包括氢燃料电池系统、缓冲电源)，电池组可以为现有的锂电池；如可以使用两件授权的发明专利中的方案：中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电系统及方法；中国专利CN 201310520538.0,一种即时制氢发电系统及方法。具体实现方式本领域技术人员能够根据现有技术基本实现，这里不多做赘述。

实施例二

【语音控制方式】

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述水氢发电机还包括语音数据库、语音获取模块、语音识别模块、语音命令执行模块、语音自学习模块、语音数据库更新模块。

所述语音数据库用以存储语音数据，以及各语音数据对应的执行命令；所述语音获取模块用以获取语音数据；所述语音识别模块用以将获取的语音数据与所述语音数据库中的语音数据进行比对，若语音数据库中存在符合的语音数据，将比对结果反馈至语音命令执行模块；所述语音命令执行模块用以根据语音识别模块的识别结果执行对应的命令；所述语音自学习模块用以根据用户的语音发声习惯为其设定特定的语音比对数据；语音比对数据通过语音自学习模块根据用户的发音习惯自学习得到；所述语音数据库更新模块用以将所述语音自学习模块为设定用户设定的特定语音比对数据更新至语音数据库中，使得语音数据库中设定用户具有特定的语音比对数据库。

具体地，所述语音自学习模块用以获取用户的第一语音数据，判断该第一语音数据是否有记录，若无记录，初始化其语音值序列；若有记录，则获取该第一语音数据的语音值序列；语音值序列中记录至少一个数据，该数据代表某语音数据与另一语音数据的语音值，该语音值达到设定阈值时，表示某语音数据与另一语音数据相近似，认为两者对应同一语音命令。

若语音识别模块未能在语音数据库中找到对应的语音数据，或者被用户反馈语音识别模块识别错误；若用户在设定时间内发出第二语音数据被语音识别模块识别成功，或者用户通过除语音方式之外的其他途径发送控制命令、该控制命令对应的语音数据为第二语音数据；则将第一语音数据对应第二语音数据的语音值增加设定值，而后，判断该语音值是否达到设定阈值；若达到设定阈值，则该用户对应的语音比对数据库中，将第一语音数据增加至第二语音数据对应的控制命令所对应的语音数据，且第一语音数据的比对优先级大于第二语音数据，在后续比对过程中被优先比对。

如，一位上海用户首次通过语音控制，发出qiēwěi的语音命令，刚开始系统不能识别(与chīfàn的发声不同)；用户马上发出普通话chīfàn进行纠正控制，此时两个发音的语音值加1，如两者在此之前无相关性，相应语音值的初始化值可以为0。如此(用户通过qiēwěi作为吃饭的命令)进行设定次数(如3次)，后续会将qiēwěi作为首先要比对的语音数据。

实施例三

【手势控制方式】

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述水氢发电机还包括手势数据库、手势识别模块、手势命令执行模块、手势自学习模块、手势数据库更新模块；所述手势数据库用以存储手势数据，以及各手势数据对应的执行命令；所述手势识别模块用以将获取的手势数据与所述手势数据库中的手势数据进行比对，若手势数据库中存在符合的手势数据，将比对结果反馈至手势命令执行模块；所述手势命令执行模块用以根据手势识别模块的识别结果执行对应的命令；所述手势自学习模块用以根据用户的手势习惯为其设定特定的手势比对数据；手势比对数据通过手势自学习模块根据用户的手势习惯自学习得到；所述手势数据库更新模块用以将所述手势自学习模块为设定用户设定的特定手势比对数据更新至手势数据库中，使得手势数据库中设定用户具有特定的手势比对数据库；

具体地，所述手势自学习模块用以获取用户的第一手势数据，判断该第一手势数据是否有记录，若无记录，初始化其手势值序列；若有记录，则获取该第一手势数据的手势值序列；手势值序列中记录至少一个数据，该数据代表某手势数据与另一手势数据的手势值，该手势值达到设定阈值时，表示某手势数据与另一手势数据相近似，认为两者对应同一手势命令；

若手势识别模块未能在手势数据库中找到对应的手势数据，或者被用户反馈手势识别模块识别错误；若用户在设定时间内发出第二手势数据被手势识别模块识别成功，或者用户通过其他途径发送控制命令、该控制命令对应的手势数据为第二手势数据；则将第一手势数据对应第二手势数据的手势值增加设定值，而后，判断该手势值是否达到设定阈值；若达到设定阈值，则该用户对应的手势比对数据库中，将第一手势数据增加至第二手势数据对应的控制命令所对应的手势数据，且第一手势数据的比对优先级大于第二手势数据，在后续比对过程中被优先比对。

如，一位用户首次通过手势控制，希望发出某一手势命令(如控制设备启动)，该手势命令初始手势动作为“180°翻转手掌”，而用户只进行了“90°翻转手掌”，系统不能识别该动作(或者识别错误)；用户马上进行纠正控制，此时两个手势的语音值加1，如两者在此之前无相关性，相应语音值的初始化值可以为0。如此(用户通过“90°翻转手掌”作为控制设备启动的命令)进行设定次数(如3次)，后续会将“90°翻转手掌”作为首先要比对的手势数据。

实施例四

【用电预测】

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述水氢发电机还包括用电量预测模块、氢气缓冲存储容器。所述用电量预测模块用以根据历史数据或/和不同用户的用电习惯预测设定时间内的用电量。

所述用电量预测模块包括用电历史数据库、用户生活习惯数据库、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元、用电量预测单元。

所述用电历史数据库用以存储设定时间内各个用电设备的用电情况，记录各个用电设备由哪个用户打开、由哪个或哪些用户使用、由哪个用户关闭；用户打开/关闭用电设备设定时间内的用户生活习惯数据、用户实时位置信息。

所述用户生活习惯数据库用以记录用户随时携带的便携电子终端存储的用户生活习惯数据。所述便携电子终端包括主控制芯片、肌电传感器、无线通讯模块，主控制芯片分别连接肌电传感器、无线通讯模块；肌电传感器记录用户的实时肌电数据。

所述用户位置信息获取单元用以获取用户的实时位置信息。

各个用电设备均设置用户识别单元，所述用户识别单元用以在打开用电设备时、关闭用电设备时识别打开、关闭该用电设备的用户，同时每隔设定时间识别用电设备由哪个或哪些用户使用；所述用户识别单元为人脸识别设备。

所述用户习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用户对各用电设备的用电情况，结合用户生活习惯数据库记录的用户生活习惯数据，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；所述用户习惯分析单元根据用电历史数据库，判断设定用户每次打开第一用电设备后是否都在设定时间内会打开第二用电设备，或者打开第二用电设备的几率超过设定阈值；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；用电量预测单元在用户识别单元识别到该用户打开第一用电设备时，判断在设定时间内第二用电设备预计会被打开。用户习惯分析单元用以判断各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律是否满足设定阈值，若满足，则将各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律关联；若出现相同的用户肌电数据变化规律作为该用电设备使用的提前预测，并发送至用电量预测单元；用电量预测单元在识别到肌电传感器感应的用户肌电数据存在对应变化规律时，预测对应用电设备在设定时间的使用情况。

所述用电设备习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用电设备的用电情况，获取其中用电设备开关的关联信息，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；用电设备习惯分析单元根据用电历史数据库，判断某一时间区间，各个用电设备否被打开；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在该时间区间到来前做提前储氢准备。

所述用电量预测单元用以根据用电历史数据库、用户生活习惯数据库、便携电子终端、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元的数据预测设定时间内的用电量情况，若预测设定时间内有超过设定阈值的电能需要消耗时，控制甲醇水重整制氢设备提高制氢量，并将部分氢气存储于氢气缓冲存储容器中作为用电缓冲。

所述用电量预测单元还设有用电设备选择面板，用以供用户选择设定时间内将要打开的用电设备；接收用户反馈的信息后，根据用户的选择做预测判断。所述氢气缓冲存储容器用以存储甲醇水重整制氢设备生成的部分氢气，为后续氢气发电设备发电做准备。

所述氢气缓冲存储容器内设有氢气压力传感器，用以感应氢气缓冲存储容器内的气压。

所述甲醇水重整制氢设备包括氢气输送泵体、氢气输送控制器，氢气输送控制器根据所述氢气压力传感器感应的实时气压数据控制氢气输送泵体的输送功率；输送功率随着氢气缓冲存储容器内气压的增加而增加，随着氢气缓冲存储容器内气压的降低而降低。

实施例五

【发电用电量监测】

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述氢气发电设备还包括氢气输送监测模块、发电量监测模块、需电量监测模块、电量判断模块、电源切换模块、充电控制模块、多余电量输送模块。

所述氢气输送监测模块用以监测所述甲醇水重整制氢设备输送的氢气量。所述发电量监测模块用以监测所述燃料电池系统利用所述甲醇水重整制氢设备输送的氢气实时制得的电量。所述需电量监测模块用以监测实时用电需求。所述电量判断模块用以将所述发电量监测模块与需电量监测模块获取的数据进行比对，判断实时制得的电量与实时用电需求的关系，并将比对结果反馈至电源切换模块、多余电量输送模块。所述电源切换模块用以在电量判断模块得到实时制得的电量小于实时用电需求时，控制缓冲电源为有用电需求的用电设备供电。

所述多余电量输送模块用以在电量判断模块得到实时制得的电量大于实时用电需求时，将多余的电能为缓冲电源充电，或者/并且将部分电量输送至所述甲醇水重整制氢设备，为所述甲醇水重整制氢设备的需电装置提供电能；所述甲醇水重整制氢设备的需电装置包括为重整室加热的电加热器，以及控制电路板、各个传感器。

所述燃料电池系统连接低温余热发电机组，低温余热发电机组利用燃料电池系统的热能、所述甲醇水重整制氢设备的余气温度及余气燃烧发电。所述低温余热发电机组连接发电机组开关控制单元，发电机组开关控制单元连接若干温度传感器，在各个温度传感器感应的数据满足设定要求时，控制低温余热发电机组打开；在各个温度传感器感应的数据满足设定要求时，控制低温余热发电机组关闭。

实施例六

【自适应方式】

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述氢气发电设备还包括控制参数记录模块、历史数据库、历史数据获取模块、实时控制参数获取模块、数据比对模块、自适应模块。

所述控制参数记录模块用以将控制参数记录至历史数据库中，控制参数包括工作中的用电设备标识、各工作中的用电设备在设定周期内的平均功率、环境参数数据、发电量数据、氢气供应量、甲醇水原料输送量。所述历史数据库用以存储控制参数的历史数据。所述历史数据获取模块用以从历史数据库中获取历史控制参数。所述实时控制参数获取模块用以获取实时的控制参数。所述数据比对模块用以将实时控制参数获取模块获取的实时控制参数与历史数据获取模块获取的历史控制参数进行比对，着重比对工作中的用电设备标识、各工作中的用电设备在设定周期内的平均功率、环境参数数据；获取与实时控制参数相似度最高的历史控制参数。所述自适应模块用以根据所述数据比对模块获取的相似度最高的历史控制参数储备甲醇水原料，并以此作为初始开机状态下制氢量的参考。

所述氢气发电设备还包括收集利用装置；所述收集利用装置连接氢气发电系统的排气通道出口，从排出的气体中分别收集氢气、氧气、水，利用收集到的氢气、氧气供制氢子系统或/和氢气发电系统使用，收集到的水作为制氢子系统的原料，从而循环使用。

所述收集利用装置包括氢氧分离器、氢水分离器、氢气止回阀、氧水分离器、氧气止回阀，将氢气与氧气分离，而后分别将氢气与水分离、氧气与水分离。

所述主控模块控制各个部件动作，先控制高纯氮气和高纯氢气以设定的比例经过第一混合器混合后通过催化剂床层排空，待催化剂还原完成后切换气体为氢气和二氧化碳的混合气，气体通过催化剂床层经背压阀升压到一定压力再经醇水分离器分离出产物甲醇和水，未反应的气体经过原料气补充后继续通过反应器循环反应。

所述甲醇水重整制氢设备还包括：甲醇水收集装置、甲醇浓度传感器、浓度调配装置、高浓度甲醇水容器。

所述燃料电池系统包括水收集装置、第一换热装置、空气压缩装置。发电机可配合甲醇制备设备工作；甲醇制备设备包括二氧化碳输送接口、氢气输送接口，二氧化碳输送接口连接所述甲醇水重整制氢设备的二氧化碳收集管路，氢气输送接口连接所述甲醇水重整制氢设备的氢气输送管路。

所述甲醇水重整制氢设备将制得的氢气中部分输送至燃料电池系统，部分通过燃烧维持甲醇水重整制氢设备的运行；将收集的二氧化碳输送至甲醇制备设备，排放的余气通过燃烧用于维持甲醇水重整制氢设备的运行。

所述燃料电池系统将部分生成的电能输送至甲醇水重整制氢设备、甲醇制备设备，燃料电池系统收集的水输送至甲醇水重整制氢设备；燃料电池系统排放的热量通过第一换热装置，为甲醇水重整制氢设备的甲醇水原料预热。所述甲醇制备设备制得甲醇水溶液，输送至甲醇水重整制氢设备。所述甲醇水收集装置连接甲醇制备设备，用以收集甲醇制备设备制得的甲醇水溶液。所述甲醇浓度传感器设置于甲醇水收集装置内，用以感应甲醇水溶液中的甲醇浓度。所述浓度调配装置包括调配容器、第一调配阀体、第二调配阀体、第三调配阀体、搅拌机构、调配控制单元，第一调配阀体、第二调配阀体分别设有阀体控制机构。

所述甲醇水收集装置、水收集装置、高浓度甲醇水容器分别通过各自的管路及输送泵连接调配容器，搅拌机构设置于调配容器中。

所述甲醇水收集装置设置第一调配阀体，水收集装置设置第二调配阀体，高浓度甲醇水容器设置第三调配阀体；调配控制单元根据甲醇浓度传感器感应的数据计算甲醇水溶液或/和水或/和高浓度甲醇水溶液的配比，控制甲醇水收集装置、水收集装置、高浓度甲醇水容器对应调配阀体的开关，使得在调配容器中调配的甲醇水溶液中，甲醇浓度达到设定值。

所述甲醇水重整制氢设备排出的高温气体作为水氢电动汽车空调暖气的热源，通过热量交换装置为车辆供暖；热量交换装置包括若干换热管路，换热管路内为车辆空调的流通气体，换热管路外为制氢设备排出的高温气体或者被高温气体加热后的高温液体。

热量交换装置设有微处理器、阀门控制器、高温气体温度传感器、流量传感器，微处理器分别连接阀门控制器、高温气体温度传感器、流量传感器、车辆空调控制器，根据高温气体温度传感器、流量传感器感应的高温气体的温度、流量及车辆空调的控制参数控制阀门控制器，通过阀门控制器调整阀门的大小，从而调整通向热量交换装置内的高温气体的流量。

所述水氢发电机还包括主储存容器，主储存容器包括第一液位识别单元、阀门、输送泵体、连接管路；第一液位识别单元用以识别主储存容器的液位，连接管路设有阀门及输送泵体。所述储存容器设有第二液位识别机构，用以识别储存容器的液位；在储存容器内的液位低于设定值时，输送泵体从主储存容器向储存容器输送甲醇水原料。

实施例七

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述重整装置还包括快速启动装置；所述快速启动装置为甲醇水重整制氢设备提供启动能源。所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置。所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为1～2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上；所述第一气化管路的一端连接储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧；或者，第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃。所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化；所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂；所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；所述制氢系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源。

所述快速启动装置的初始启动能源可以为若干太阳能启动模块，太阳能启动模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池；太阳能启动模块为第一加热机构提供电能；或者，所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机，手动发电机将发出的电能存储于电池中。

实施例八

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述制氢设备包括电磁加热装置(用来为重整室、分离室加热，通过电加热来代替甲醇或氢气的燃烧加热)；所述氢气发电设备连接制氢设备，将发出的部分直流电输送至制氢设备；制氢设备通过自己制得的直流电带动电磁加热装置为重整室、分离室加热；同时，还将发出的直流电输送至系统的各设备，供各设备运行，同时还供氢气发电设备自身运行。

电磁加热装置包括形成重整室的重整缸体、形成分离室的分离缸体，设置于重整缸体外的第一加热线圈，分离缸体外的第二加热线圈，重整缸体、分离缸体内的温度传感器、压力传感器，以及电磁控制器；电磁控制器根据温度传感器、压力传感器感应到的数据控制第一加热线圈、第二加热线圈的电流，能使重整室、分离室瞬间达到设定温度。

综上所述，本发明提出的具有风冷氢燃料电池的发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，便于移动，节约能源，减少对环境的污染。同时可以有效地利用自然能源发电，并能将多余电能以甲醇的方式存储，在供电高峰可以通过甲醇发电。本发明更有利于充分地利用能源，节能环保。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (5)

1.一种具有风冷氢燃料电池的发电机，其特征在于，包括甲醇水制氢装置、氢燃料电池、空气泵、控制电路板；甲醇水制氢装置包括输送泵、换热器、重整器、膜分离器；

所述甲醇水储存容器设有第一温度传感器、液位传感器，换热器内设有第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内设有第三温度传感器，氢燃料电池的气流入口、气流出口分别设置压力传感器及电磁阀；

所述控制电路板分别连接输送泵，换热器内的第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内的第三温度传感器，氢燃料电池的压力传感器及电磁阀，并控制各个部件的工作；

所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低；甲醇水原料在重整室内进行重整制氢反应制得含氢气体，通过膜分离器得到氢气；空气泵连接氢燃料电池，将空气泵入氢燃料电池中；氢气与空气中的氧气通过氢燃料电池发生氧化还原反应产生电能；

所述氢燃料电池包括燃料电池风冷装置，通过风冷装置为燃料电池降温；所述风冷装置包括风冷风机、风冷风道，风冷风道设有吹风口；部分风冷风道靠近燃料电池系统的电堆设置，或者，部分风冷风道设置于电堆内部、两个单体燃料电池之间。

2.根据权利要求1所述的具有风冷氢燃料电池的发电机，其特征在于：

所述氢气发电设备还包括缓冲电源，所述燃料电池系统连接缓冲电源；风冷装置包括风冷风机、风冷风道；所述缓冲电源为锂电池或超级电容。

3.根据权利要求1所述的具有风冷氢燃料电池的发电机，其特征在于：

所述氢气发电设备还包括氢气输送监测模块、发电量监测模块、需电量监测模块、电量判断模块、电源切换模块、充电控制模块、多余电量输送模块；

所述氢气输送监测模块用以监测所述甲醇水重整制氢设备输送的氢气量；

所述发电量监测模块用以监测所述燃料电池系统利用所述甲醇水重整制氢设备输送的氢气实时制得的电量；

所述需电量监测模块用以监测实时用电需求；

所述电量判断模块用以将所述发电量监测模块与需电量监测模块获取的数据进行比对，判断实时制得的电量与实时用电需求的关系，并将比对结果反馈至电源切换模块、多余电量输送模块；

所述电源切换模块用以在电量判断模块得到实时制得的电量小于实时用电需求时，控制缓冲电源为有用电需求的用电设备供电；

所述多余电量输送模块用以在电量判断模块得到实时制得的电量大于实时用电需求时，将多余的电能为缓冲电源充电，或者/并且将部分电量输送至所述甲醇水重整制氢设备，为所述甲醇水重整制氢设备的需电装置提供电能；所述甲醇水重整制氢设备的需电装置包括为重整室加热的电加热器，以及控制电路板、各个传感器；

所述燃料电池系统连接低温余热发电机组，低温余热发电机组利用燃料电池系统的热能、所述甲醇水重整制氢设备的余气温度及余气燃烧发电；

所述低温余热发电机组连接发电机组开关控制单元，发电机组开关控制单元连接若干温度传感器，在各个温度传感器感应的数据满足设定要求时，控制低温余热发电机组打开；在各个温度传感器感应的数据满足设定要求时，控制低温余热发电机组关闭。

4.根据权利要求1所述的具有风冷氢燃料电池的发电机，其特征在于：

所述氢气发电设备还包括控制参数记录模块、历史数据库、历史数据获取模块、实时控制参数获取模块、数据比对模块、自适应模块；

所述控制参数记录模块用以将控制参数记录至历史数据库中，控制参数包括工作中的用电设备标识、各工作中的用电设备在设定周期内的平均功率、环境参数数据、发电量数据、氢气供应量、甲醇水原料输送量；

所述历史数据库用以存储控制参数的历史数据；

所述历史数据获取模块用以从历史数据库中获取历史控制参数；

所述实时控制参数获取模块用以获取实时的控制参数；

所述数据比对模块用以将实时控制参数获取模块获取的实时控制参数与历史数据获取模块获取的历史控制参数进行比对，着重比对工作中的用电设备标识、各工作中的用电设备在设定周期内的平均功率、环境参数数据；获取与实时控制参数相似度最高的历史控制参数；

所述自适应模块用以根据所述数据比对模块获取的相似度最高的历史控制参数储备甲醇水原料，并以此作为初始开机状态下制氢量的参考；

所述氢气发电设备还包括收集利用装置；所述收集利用装置连接氢气发电系统的排气通道出口，从排出的气体中分别收集氢气、氧气、水，利用收集到的氢气、氧气供制氢子系统或/和氢气发电系统使用，收集到的水作为制氢子系统的原料，从而循环使用；

所述收集利用装置包括氢氧分离器、氢水分离器、氢气止回阀、氧水分离器、氧气止回阀，将氢气与氧气分离，而后分别将氢气与水分离、氧气与水分离。

5.根据权利要求1所述的具有风冷氢燃料电池的发电机，其特征在于：

所述发电机还包括用电量预测模块、氢气缓冲存储容器；

所述用电量预测模块用以根据历史数据或/和不同用户的用电习惯预测设定时间内的用电量；

所述用电量预测模块包括用电历史数据库、用户生活习惯数据库、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元、用电量预测单元；

所述用电历史数据库用以存储设定时间内各个用电设备的用电情况，记录各个用电设备由哪个用户打开、由哪个或哪些用户使用、由哪个用户关闭；用户打开/关闭用电设备设定时间内的用户生活习惯数据、用户实时位置信息；

所述用户生活习惯数据库用以记录用户随时携带的便携电子终端存储的用户生活习惯数据；所述便携电子终端包括主控制芯片、肌电传感器、无线通讯模块，主控制芯片分别连接肌电传感器、无线通讯模块；肌电传感器记录用户的实时肌电数据；

所述用户位置信息获取单元用以获取用户的实时位置信息；

各个用电设备均设置用户识别单元，所述用户识别单元用以在打开用电设备时、关闭用电设备时识别打开、关闭该用电设备的用户，同时每隔设定时间识别用电设备由哪个或哪些用户使用；所述用户识别单元为人脸识别设备；

所述用户习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用户对各用电设备的用电情况，结合用户生活习惯数据库记录的用户生活习惯数据，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；所述用户习惯分析单元根据用电历史数据库，判断设定用户每次打开第一用电设备后是否都在设定时间内会打开第二用电设备，或者打开第二用电设备的几率超过设定阈值；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在用户识别单元识别到该用户打开第一用电设备时，判断在设定时间内第二用电设备预计会被打开；所述用户习惯分析单元用以判断各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律是否满足设定阈值，若满足，则将各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律关联；若出现相同的用户肌电数据变化规律作为该用电设备使用的提前预测，并发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在识别到肌电传感器感应的用户肌电数据存在对应变化规律时，预测对应用电设备在设定时间的使用情况；

所述用电设备习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用电设备的用电情况，获取其中用电设备开关的关联信息，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；用电设备习惯分析单元根据用电历史数据库，判断某一时间区间，各个用电设备否被打开；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在该时间区间到来前做提前储氢准备；

所述用电量预测单元用以根据用电历史数据库、用户生活习惯数据库、便携电子终端、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元的数据预测设定时间内的用电量情况，若预测设定时间内有超过设定阈值的电能需要消耗时，控制甲醇水重整制氢设备提高制氢量，并将部分氢气存储于氢气缓冲存储容器中作为用电缓冲；

所述用电量预测单元还设有用电设备选择面板，用以供用户选择设定时间内将要打开的用电设备；接收用户反馈的信息后，根据用户的选择做预测判断；

所述氢气缓冲存储容器用以存储甲醇水重整制氢设备生成的部分氢气，为后续氢气发电设备发电做准备；

所述氢气缓冲存储容器内设有氢气压力传感器，用以感应氢气缓冲存储容器内的气压；

所述甲醇水重整制氢设备包括氢气输送泵体、氢气输送控制器，氢气输送控制器根据所述氢气压力传感器感应的实时气压数据控制氢气输送泵体的输送功率；输送功率随着氢气缓冲存储容器内气压的增加而增加，随着氢气缓冲存储容器内气压的降低而降低；

所述氢气缓冲存储容器设有容积调节机构，用以调节氢气缓冲存储容器的容积，根据氢气缓冲存储容器内的压强大小作调节；若氢气缓冲存储容器内的压强超过/低于设定压强，容积调节机构通过调节侧壁的位置增加/减少氢气缓冲存储容器的容积。