CN109148918A - 氢燃料便携式电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氢燃料便携式电源，包括便携式机体，便携式机体内包括：制氢装置，用于在便携式机体内制备氢气；催化反应装置，位于制氢装置内，用于加速制氢装置制备氢气的效率；气压平衡装置，用于基于制氢装置内的气压，调整催化反应装置与制氢装置的配合程度；净化氢气装置，用于净化制氢装置输出的氢气内含有的杂质气体；氢燃料电池电堆，用于利用高效净化氢气装置输出的纯净氢气产生电能；直流转化装置，用于将氢燃料电池电堆发出的电能转化为具有稳定的输出功率的电能；输出端，用于向便携式机体外输出来自直流转化装置的具有稳定的输出功率的电能。以提供一种安全快速制氢、及时发电用电、方便携带使用的氢燃料便携式电源。

Description

氢燃料便携式电源

技术领域

本发明涉及便携式电源技术领域，尤其是涉及一种氢燃料便携式电源。

背景技术

随着环境问题的日益严重，氢能被视为二十一世纪最具发展潜力的清洁能源，其主要优点在于通过氢氧反应而释放电能，清洁和高效，释放能量值高、产物为绝对无污染的水，是世界上最干净的能源；同时氢气也可以由水制取，可以直接存储、运输及使用。因而氢气发电备受青睐，具有十分瞩目的前景。其中，以氢燃料电池最受关注。

氢燃料电池应用领域非常广泛，目前主要应用于固定式电站和移动式发电装置，例如在海陆空等交通、运输行业领域，特别是汽车产业，因其优势非常明显，受到全球各地的重视支持。目前，燃料电池产业化导入阶段中，在诸如转化效率提高，使用寿命延长、成本降低等方面还有很多急需解决的难题。燃料电池的研发、生产集聚多学科、多领域的尖端技术，任何在转化效率、使用寿命和降低成本方面的改进，都具有很大的经济价值和社会效益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢燃料便携式电源，以提供一种安全快速制氢、及时发电用电、方便携带使用的氢燃料便携式电源。

本发明实施例提供了一种氢燃料便携式电源，包括便携式机体，所述便携式机体内包括：

制氢装置，用于在所述便携式机体内制备氢气；

催化反应装置，位于所述制氢装置内，用于加速所述制氢装置制备氢气的效率；

气压平衡装置，连接所述制氢装置和所述催化反应装置，用于基于所述制氢装置内的气压，调整所述催化反应装置与所述制氢装置的配合程度；

净化氢气装置，连接所述制氢装置，用于净化所述制氢装置输出的氢气内含有的杂质气体；

氢燃料电池电堆，连接所述净化氢气装置，用于利用所述高效净化氢气装置输出的纯净氢气产生电能；

直流转化装置，连接所述氢燃料电池电堆，所述直流转化装置用于将所述氢燃料电池电堆发出的电能转化为具有稳定的输出功率的电能；

输出端，连接所述直流转化装置，用于向所述便携式机体外输出来自所述直流转化装置的具有稳定的输出功率的电能。

优选的，所述制氢装置内放置有金属氢化物溶液，所述气压平衡装置通过调整所述催化反应装置与所述制氢装置内的金属氢化物溶液的接触面积，调整所述催化反应装置与所述制氢装置的配合程度。

优选的，所述便携式机体内还包括：

散热装置，所述散热装置连接所述氢燃料电池电堆，用于散去所述氢燃料电池电堆在发电的过程中产生的热量。

优选的，所述净化氢气装置包括：

干燥结构，连接所述制氢装置，所述干燥结构内放置有干燥剂，用于在来自制氢装置制备的氢气通过所述干燥结构内时，吸附氢气内含有的水蒸气；

净化结构，连接所述干燥结构，当用于制备所述金属氢化物溶液的金属氢化物为碱性时，所述净化结构内放置有碱性吸附剂，用于吸附氢气内含有的碱性杂质气体；当所述金属氢化物为酸性时，所述净化结构内放置有酸性吸附剂，用于吸附氢气内含有的酸性杂质气体。

优选的，所述干燥结构和所述净化结构均为管状结构。

优选的，所述便携式机体内还包括：

储能装置，所述储能装置连接所述直流转化装置，用于存储所述直流转化装置输出的稳定功率的电能。

优选的，所述储能装置内设置有锂电池充电装置。

综上，本发明提供了一种氢燃料便携式电源，包括便携式机体，便携式机体内包括：制氢装置，用于在便携式机体内制备氢气；催化反应装置，位于制氢装置内，用于加速制氢装置制备氢气的催化剂及效率；气压平衡装置，连接制氢装置和催化反应装置，用于基于制氢装置内的气压，调整催化反应装置与制氢装置的配合程度；净化氢气装置，连接制氢装置，用于净化制氢装置输出的氢气内含有的杂质气体；氢燃料电池电堆，连接净化氢气装置，用于利用高效净化氢气装置输出的纯净氢气产生电能；直流转化装置，连接氢燃料电池电堆，直流转化装置用于将氢燃料电池电堆发出的电能转化为具有稳定的输出功率的电能；输出端，连接直流转化装置，用于向便携式机体外输出来自直流转化装置的具有稳定的输出功率的电能，以提供一种安全快速制氢、及时发电用电、方便携带使用的氢燃料便携式电源。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1为本发明实施例提供的氢燃料便携式电源的结构示意图,其中：

1-便携式机体；2-制氢瓶；3-催化反应装置；4-气压平衡装置；5-第一氢气输送胶管；6-干燥结构；7-干燥剂；8-净化结构；9-吸附剂；10-氢燃料电池电堆；11-电路板；12-导线；13-直流转化装置；14-输出装置单元；15-导线接头；16-储能单元；17-锂电池；18-散热装置；19-第二氢气输送胶管；20-第三氢气输送胶管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

本发明实施例提供了一种氢燃料便携式电源，如图1所示，包括便携式机体1，便携式机体1里面包括了很多独立的功能单元，具体包括：

制氢瓶2，用于在便携式机体内制备氢气。本发明实施例的制氢瓶选用制氢瓶2，在使用该氢燃料便携式电源时，可将制氢瓶2取出，在其中加入金属氢化物粉末和水，之后，将制氢瓶2放回原处。在使用氢燃料便携式电源的过程中，可以随时将制氢瓶取出更换氢化合物粉末和水，制氢瓶的瓶盖上装置有可以放出氢气的氢气管孔。

其中，所使用的水优选无杂质的蒸馏水，以减少制出的氢气内所含的杂质，提高发电效率。

催化反应装置3，位于制氢瓶2内，用于加速制氢瓶2制备氢气的效率。催化反应装置3浸入在金属氢化物的溶液中，金属氢化物溶液在催化反应装置3中的催化剂作用下，快速产生氢气。

由于制氢瓶2是一个密闭的容器，而氢气会在密闭的制氢瓶2内产生压力，为了保证制氢反应能在一个安全的环境中高效产生，本发明实施例在便携式机体1内设置有气压平衡装置4。

本发明实施例中，制氢瓶2内放置有金属氢化物溶液，催化反应装置3可选为一个装有高效制氢催化剂的多孔性管状容器，气压平衡装置4选为包含一个机械式的压力平衡控制弹簧装置，则气压平衡装置4可以通过调整催化反应装置3与制氢瓶2内的金属氢化物溶液的接触面积，即调整催化反应装置3浸入金属氢化物溶液的深度，来调整催化反应装置3与制氢瓶2的配合程度，从而调整氢气产生的速率、调整氢气所产生的气压。

气压平衡装置4连接制氢瓶2和催化反应装置3，用于基于制氢瓶2内的气压，调整催化反应装置3与制氢瓶2的配合程度。具体如图1所示，气压平衡装置4包括连接催化反应装置3的连接杆、固定在连接杆另一端的质量块、以及位于质量块和制氢瓶2之间的弹簧。其中，当制氢瓶2内部的气压较小时，质量块挤压弹簧，使得催化反应装置3向下移动，增大催化反应装置3与制氢瓶2内金属氢化物溶液的接触面积，增大制氢的速度；反之，气压平衡装置4可起到减小催化反应装置3与制氢瓶2内金属氢化物溶液的接触面积，降低制氢的速度。

制氢瓶2制备出来的氢气需要净化，因此本发明实施例的便携式机体1内还设置有净化氢气装置。净化氢气装置连接制氢瓶2，用于净化制氢装置输出的氢气内含有的杂质气体。

具体的，净化氢气装置包括干燥结构6，干燥结构6通过高耐压塑胶管连接制氢瓶2，干燥结构6内放置有干燥剂7，用于在来自制氢瓶2制备的氢气通过干燥结构6内时，吸附氢气内含有的水蒸气。其中，干燥剂7可优选为硅胶、氧化铝等。第一氢气输送胶管5连接制氢瓶2和干燥结构6，用于将制氢瓶2制备出的氢气输送到干燥结构6内。

净化结构8，通过高耐压塑胶管连接干燥结构6，净化结构8内存放有吸附剂9，吸附剂9的性质取决于制备氢气所使用的金属氢化物的性质。具体的，当用于制备金属氢化物溶液的金属氢化物为碱性时，净化结构8内放置有碱性吸附剂9，用于吸附氢气内含有的碱性杂质气体。当金属氢化物为酸性时，净化结构8内放置有酸性吸附剂9，用于吸附氢气内含有的酸性杂质气体。第二氢气输送胶管19连接干燥结构6和净化结构8，用于将干燥结构6干燥后的氢气输送到净化结构8内。

本发明实施例中，干燥结构6和净化结构8均为管状结构。

经过干燥和净化，可以制取得到纯度高达99.99％的氢气。

经过干燥和净化后的氢气通过连接净化结构8和氢燃料电池电堆10的第三氢气输送胶管20。

氢燃料电池电堆10用于利用高效净化氢气装置输出的纯净氢气产生电能。具体的，氢燃料电池电堆10固定在电路板11上，当高纯氢气进入电堆后，充分产生电能，并通过导线12把电流引出。另外，电路板11上还可以设置有其他感应器和控制器，负责感应并控制氢燃料电池电堆10的温度变化及气压变化，保证氢燃料电池电堆10能够工作在良好的环境中。

直流转化装置13，通过导线12连接发电装置，直流转化装置13用于将氢燃料电池电堆10发出的电能转化为具有稳定的输出功率的电能。直流转化装置13通过导线连接输出端，输出端向便携式机体外输出来自直流转化装置的具有稳定的输出功率的电能。

本发明实施例中，输出端14连接USB端口或其他导线接头15，把电流提供给各个用电器使用。

进一步的，还可用导线12同储能单元16连接，把多余的电能用储能单元中的锂电池充电装置内设置的锂电池17储存起来，充满后可以取出锂电池17，单独使用。

由于氢燃料电池电堆10在工作的时候，会产生大量的热量，如果不能及时将氢燃料电池电堆10产生的热量排出或扩散，发电装置的温度将剧烈上升。持续处于较高温度的氢燃料电池电堆10的寿命将会严重缩短，因此，本发明实施例中，便携式机身2内还设置有散热装置18，散热装置18连接氢燃料电池电堆10，用于散去所述氢燃料电池电堆10在发电的过程中产生的热量。

其中，散热装置18可选取小巧的风扇，风扇可由氢燃料电池电堆10直接供电，以保护氢燃料电池电堆10的使用寿命。

综上，本发明实施例提供了一种氢燃料便携式电源，包括便携式机体，便携式机体内包括：制氢装置，用于在便携式机体内制备氢气；催化反应装置，位于制氢装置内，用于加速制氢装置制备氢气的效率；气压平衡装置，连接制氢装置和催化反应装置，用于基于制氢装置内的气压，调整催化反应装置与制氢装置的配合程度；净化氢气装置，连接制氢装置，用于净化制氢装置输出的氢气内含有的杂质气体；氢燃料电池电堆，连接净化氢气装置，用于利用高效净化氢气装置输出的纯净氢气产生电能；直流转化装置，连接氢燃料电池电堆，直流转化装置用于将氢燃料电池电堆发出的电能转化为具有稳定的输出功率的电能；输出端，连接直流转化装置，用于向便携式机体外输出来自直流转化装置的具有稳定的输出功率的电能，以提供一种安全快速制氢、及时发电用电、方便携带使用的氢燃料便携式电源。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种氢燃料便携式电源，包括便携式机体，其特征在于，所述便携式机体内包括：

制氢装置，用于在所述便携式机体内制备氢气；

催化反应装置，位于所述制氢装置内，用于加速所述制氢装置制备氢气的效率；

气压平衡装置，连接所述制氢装置和所述催化反应装置，用于基于所述制氢装置内的气压，调整所述催化反应装置与所述制氢装置的配合程度；

净化氢气装置，连接所述制氢装置，用于净化所述制氢装置输出的氢气内含有的杂质气体；

氢燃料电池电堆，连接所述净化氢气装置，用于利用所述高效净化氢气装置输出的纯净氢气产生电能；

直流转化装置，连接所述氢燃料电池电堆，所述直流转化装置用于将所述氢燃料电池电堆发出的电能转化为具有稳定的输出功率的电能；

输出端，连接所述直流转化装置，用于向所述便携式机体外输出来自所述直流转化装置的具有稳定的输出功率的电能。

2.根据权利要求1所述的氢燃料便携式电源，其特征在于，

所述制氢装置内放置有金属氢化物溶液，所述气压平衡装置通过调整所述催化反应装置与所述制氢装置内的金属氢化物溶液的接触面积，调整所述催化反应装置与所述制氢装置的配合程度。

3.根据权利要求2所述的氢燃料便携式电源，其特征在于，所述便携式机体内还包括：

散热装置，所述散热装置连接所述氢燃料电池电堆，用于散去所述氢燃料电池电堆在发电的过程中产生的热量。

4.根据权利要求3所述的氢燃料便携式电源，其特征在于，所述净化氢气装置包括：

干燥结构，连接所述制氢装置，所述干燥结构内放置有干燥剂，用于在来自制氢装置制备的氢气通过所述干燥结构内时，吸附氢气内含有的水蒸气；

净化结构，连接所述干燥结构，当用于制备所述金属氢化物溶液的金属氢化物为碱性时，所述净化结构内放置有碱性吸附剂，用于吸附氢气内含有的碱性杂质气体；当所述金属氢化物为酸性时，所述净化结构内放置有酸性吸附剂，用于吸附氢气内含有的酸性杂质气体。

5.根据权利要求4所述的氢燃料便携式电源，其特征在于，所述干燥结构和所述净化结构均为管状结构。

6.根据权利要求5所述的氢燃料便携式电源，其特征在于，所述便携式机体内还包括：

储能装置，所述储能装置连接所述直流转化装置，用于存储所述直流转化装置输出的稳定功率的电能。

7.根据权利要求6所述的氢燃料便携式电源，其特征在于，所述储能装置内设置有锂电池充电装置。