CN108417861A - 船用氢燃料电池系统 - Google Patents

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卜庆元
王铎霖
刘志祥
陈志峰
张哲军
陈晓敏
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Abstract

本发明公开了一种船用氢燃料电池系统，所述船用氢燃料电池系统包括：燃料电池电堆、供氢装置、空气进气装置、换热器和冷却装置；供氢装置接入燃料电池电堆的阳极，空气进气装置接入换热器，换热器接入燃料电池电堆的阴极；燃料电池电堆设置有进水口和出水口，燃料电池电堆的进水口接入所述冷却装置，燃料电池电堆的出水口接入所述换热器，所述换热器接入船所在的水源环境中；冷却装置包括水泵和冷却水进口管道，所述冷却水进口管道与所述燃料电池电堆连通，所述水泵设置在冷却水进口管道中，以将船所在环境中的水源泵入所述燃料电池电堆。采用本发明，可以加快燃料电池系统的散热效率，简化燃料电池系统的散热装置，结构简单，成本低。

Description

船用氢燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，特别是涉及一种船用氢燃料电池系统。
背景技术
氢燃料电池是一种以氢气为燃料，通过电化学反应将氢气的化学能直接转化为电能的电化学转化装置。由于转化过程不涉及卡诺循环，并且纯水是唯一的产物，因此氢燃料电池凭借其洁净高效的特点，在汽车、船舶等交通运输领域有着广阔的发展前景。
为了保证氢燃料电池的性能输出以及效率，氢燃料电池的正常工作温度一般需保持在60-80℃；而氢燃料电池在工作时，所产生的能量分为两部分：一部分能量以电能的形式对外发电，另一部分能量会以热量的形式放出；这部分热能对于维持燃料电池的正常工作温度是至关重要的，但过多的热量会使系统持续升温超出正常操作温度而发生故障，因此维持氢燃料电池系统的热平衡对于系统安全可靠的运行是至关重要的。
现有技术中往往通过大型空冷散热器或冷却水循环回路等散热系统对氢燃料电池系统进行散热，以维持氢燃料电池系统的热平衡，但现有技术中的散热系统较复杂，为了能够对氢燃料电池系统进行持续不断地散热，所建立的散热系统的体积往往较大，增加了氢燃料电池系统的重量，增加了氢燃料电池系统的功耗，成本高。
发明内容
本发明实施例提出了一种船用氢燃料电池系统，可以加快燃料电池系统的散热效率，简化燃料电池系统的散热装置，结构简单，成本低。
本发明实施例提供了一种船用氢燃料电池系统，所述氢燃料电池燃料系统包括：燃料电池电堆、供氢装置、空气进气装置、换热器和冷却装置；
所述供氢装置接入所述燃料电池电堆的阳极，所述空气进气装置接入所述换热器，所述换热器接入所述燃料电池电堆的阴极；
所述燃料电池电堆设置有进水口和出水口，所述燃料电池电堆的进水口接入所述冷却装置，所述燃料电池电堆的出水口接入所述换热器，所述换热器接入船所在的水源环境中；
所述冷却装置包括水泵和冷却水进口管道，所述冷却水进口管道与所述燃料电池电堆连通，所述水泵设置在冷却水进口管道中，以将船所在环境中的水源泵入所述燃料电池电堆。
进一步地，所述供氢装置包括氢气罐和增湿器，所述氢气罐接入所述增湿器，所述增湿器接入所述燃料电池电堆的阳极。
进一步地，所述空气进气装置包括空气压缩机和空气过滤器。
进一步地，所述船用氢燃料电池系统包括氢气循环泵，以将所述燃料电池电堆的阳极尾气泵入所述燃料电池电堆。
进一步地，所述船用氢燃料电池系统包括一水过滤器，所述水过滤器设置在所述水泵和燃料电池电堆之间，以对所述水泵抽取的水进行过滤。
与现有技术相比，本发明实施例提供的船用氢燃料电池系统利用水泵将船所在环境中的水源泵入所述燃料电池电堆，作为燃料电池电堆的冷却剂，以不断地将所述燃料电池电堆产生的热量排出，加快了燃料电池系统的散热，简化了燃料电池系统的散热装置，结构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的船用氢燃料电池系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的船用氢燃料电池系统的结构示意图。所述船用氢燃料电池系统包括：燃料电池电堆1、供氢装置2、氢气循环泵3、空气进气装置4、换热器5和冷却装置6。
所述供氢装置2包括氢气罐21和增湿器22，所述氢气罐1接入所述增湿器22，所述增湿器22接入所述燃料电池电堆1的阳极，所述氢气罐2中的氢气经所述增湿器22进入所述燃料电池电堆1的阳极。
所述氢气循环泵3与所述燃料电池电堆1并联设置，以将所述燃料电池电堆1的阳极尾气泵入所述燃料电池电堆1的阳极，以循环利用阳极尾气中的氢气。
所述空气进气装置4包括空气压缩机41和空气过滤器42，所述空气压缩机41与所述空气过滤器42连通，所述空气过滤器42接入换热器5，所述换热器5接入所述燃料电池电堆1的阴极，空气依次经所述空气压缩机41、空气过滤器42和换热器5进入所述燃料电池电堆1的阴极。
所述燃料电池电堆1设置有进水口和出水口，所述燃料电池电堆1的进水口接入所述冷却装置6，所述燃料电池电堆1的出水口接入所述换热器5，所述换热器5接入船所在的水源环境中。
所述冷却装置6包括水泵61和冷却水进口管道62，所述冷却水进口管道62与所述燃料电池电堆1连通，所述水泵61设置在冷却水进口管道62中，以将船所在环境中的水源泵入所述燃料电池电堆1。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述燃料电池电堆1、供氢装置2、氢气循环泵3、空气进气装置4、换热器5、冷却装置6之间的连接均为管道连接。
在本实施例中，所述船用氢燃料电池系统还包括一水过滤器7，所述水过滤器7设置在所述水泵61和所述燃料电池电堆1之间，以对所述水泵61抽取的水进行过滤。
在本实施例中，所述船用氢燃料电池系统的工作过程如下：
所述氢气灌21中的氢气经所述增湿器22后进入所述燃料电池电堆，放电后，阳极尾气经所述氢气循环泵3再次进入所述燃料电池电堆1，以重复利用。空气依次经所述空气压缩机41、空气过滤器42和换热器5进入所述燃料电池电堆1，放电后直接排出所述燃料电池电堆1。同时，所述水泵61不断抽取船所在环境中的水，水经所述水过滤器7过滤后，进入所述燃料电池电堆1作为所述燃料电池电堆1冷却剂，水与所述燃料电池电堆1进行热交换后，流入所述换热器5，与所述空气进气装置4输送过来的空气进行热交换，然后排回到船所在的环境中。
与现有技术相比，本发明实施例提供的船用氢燃料电池系统利用水泵将船所在环境中的水源泵入所述燃料电池电堆，作为燃料电池电堆的冷却剂，由于船所在环境中的水源巨大，不需要进行处理，可重复利用，能够不断地将所述燃料电池电堆产生的热量排出，加快燃料电池系统的散热，不需要建立大体积的冷却水循环系统，减少了燃料电池系统的体积和重量，简化了燃料电池系统的散热装置，降低散热成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船用氢燃料电池系统，其特征在于，所述氢燃料电池燃料系统包括：燃料电池电堆、供氢装置、空气进气装置、换热器和冷却装置；
所述供氢装置接入所述燃料电池电堆的阳极，所述空气进气装置接入所述换热器，所述换热器接入所述燃料电池电堆的阴极；
所述燃料电池电堆设置有进水口和出水口，所述燃料电池电堆的进水口接入所述冷却装置，所述燃料电池电堆的出水口接入所述换热器，所述换热器接入船所在的水源环境中；
所述冷却装置包括水泵和冷却水进口管道，所述冷却水进口管道与所述燃料电池电堆连通，所述水泵设置在冷却水进口管道中，以将船所在环境中的水源泵入所述燃料电池电堆。
2.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统，其特征在于：所述供氢装置包括氢气罐和增湿器，所述氢气罐接入所述增湿器，所述增湿器接入所述燃料电池电堆的阳极。
3.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统，其特征在于：所述空气进气装置包括空气压缩机和空气过滤器。
4.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统，其特征在于：所述船用氢燃料电池系统包括氢气循环泵，以将所述燃料电池电堆的阳极尾气泵入所述燃料电池电堆。
5.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统，其特征在于：所述船用氢燃料电池系统包括一水过滤器，所述水过滤器设置在所述水泵和燃料电池电堆之间，以对所述水泵抽取的水进行过滤。
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