CN112467169B - 一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，步骤一，通过操作者将水倒入进水管内，氢燃料电池正常使用时，第一外壳内会产生大量的热，通过导热板吸收热量，水高温状态下会变成水蒸气，使得第一外壳内的压强变大，使得水蒸气通过出气管流通到第三外壳的内部，水蒸气吹动扇叶转动，使得转轴转动，产生的电传输到蓄电池处进行储蓄电能；步骤二，水蒸气通过气泵运转，使得水蒸气储藏在储气罐的内部，控制器下达电磁阀开启指令，使得水蒸气通过导热管流入氢燃料电池外壳内部，释放热量，配合电热器发热使得氢燃料电池外壳的内部升温；步骤三，通过进水管与氢燃料电池外壳连接处的缝隙将冷却的水倒出，循环利用，从而减少能源的消耗。

Description

一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法

技术领域

本发明属于氢燃料电池技术领域，具体涉及一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法。

背景技术

燃料电池作为车用动力必须要经受启停、冷启动（或零下启动）、高电位、电压循环、大电流、空气杂质等复杂工况和严苛环境的考验，其中冷启动是制约质子交换膜燃料电池商业化的主要障碍。

传统的氢燃料电池工作时产生的废热95%以上通过冷却循环水带走,以保证燃料电池在合适的温度下工作,当外部环境处于寒冷时，氢燃料电池不能进行有效的使用；为了保证燃料电池的工作性能，需要通过冷启动方法快速实现燃料电池温度的升高，达到燃料电池的工作温度（60℃-80℃），传统的方法需要消耗能源，不能起到环保的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，以解决上述背景技术中提出传统的氢燃料电池工作时产生的废热95%以上通过冷却循环水带走,以保证燃料电池在合适的温度下工作,当外部环境处于寒冷时，氢燃料电池不能进行有效的使用；为了保证燃料电池的工作性能，需要通过冷启动方法快速实现燃料电池温度的升高，达到燃料电池的工作温度（60℃-80℃），传统的方法需要消耗能源，不能起到环保的效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：首先，通过操作者将水倒入进水管内，再将保护盖与进水管的输入端螺纹连接，正常情况下，氢燃料电池正常使用时，第一外壳内会产生大量的热，通过导热板吸收热量，使得热量被水吸收，水高温状态下会变成水蒸气，使得第一外壳内的压强变大，从而使得液压缸内的活塞向上移动，从而带动支撑杆向上移动，第一连杆在滑块与滑槽的限位条件下，使得第一连杆纵向移动，从而使得第二连杆带着挡板纵向移动，使得水蒸气通过出气管流通到第三外壳的内部，水蒸气吹动扇叶转动，使得转轴转动，从而使得转轴的另一端在磁铁座的内部转动，产生的电传输到蓄电池处进行储蓄电能；

步骤二：然后，水蒸气通过传送管传输到气泵处，通过气泵运转，使得水蒸气储藏在储气罐的内部，当外部环境处于低温时，温度传感器将数据传输到控制器处，当数据低于阈值时，控制器下达电磁阀开启指令和电热器开启指令，使得水蒸气通过导热管流入氢燃料电池外壳的内部，当水蒸气遇到冷的氢燃料电池外壳时，释放热量，再配合电热器发热使得氢燃料电池外壳的内部升温；

步骤三：最后，通过进水管与氢燃料电池外壳的连接处的缝隙将冷却的水倒出，回收起来，再次通过进水管注入第一外壳的内部，循环利用，从而减少能源的消耗。

作为本发明的进一步方案，所述氢燃料电池外壳的右侧面安装有电磁阀，所述氢燃料电池外壳的前端面焊接有第一外壳，所述第一外壳的顶面安装有温度传感器，所述第一外壳右侧面连通有导热管，所述导热管的另一端与电磁阀相互连通，所述氢燃料电池外壳的内部设有第一空腔，所述第一空腔的中部安装有第二外壳，所述第一空腔的顶面右端部焊接有控制器，所述第二外壳的右侧面下部安装有电热器，所述第二外壳的内部设有第二空腔，所述第二空腔的中部焊接有导热板，所述第一外壳的内部设有第三空腔，所述第一外壳的内壁粘接有保温层，所述第三空腔的中部焊接有第三外壳，所述第三空腔的底部焊接有储气罐，所述第三外壳的顶面焊接有蓄电池，所述储气罐的顶面焊接有气泵，所述温度传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端均与电磁阀、气泵和电热器的输入端电性连接，所述电磁阀、温度传感器、控制器、气泵和电热器均与蓄电池电性连接

作为本发明的进一步方案，所述第二外壳的顶面连通有液压缸，所述液压缸的内部滑动连接有活塞，所述活塞的顶面焊接有支撑杆，所述支撑杆的顶端焊接有第一支撑板，所述第一支撑板的顶面焊接有配重，所述支撑杆的中部焊接有第一连杆，所述第一连杆的右端焊接有第二连杆。

作为本发明的进一步方案，所述液压缸的右侧焊接有限位杆，所述限位杆的中部开设有滑槽，所述第一连杆的中部焊接有滑块，所述滑块与滑槽滑动连接，所述第二连杆的底端安装有挡板，所述第二外壳的右侧面上部连通有出气管，所述挡板贯穿出气管的中部，出气管的顶面焊接有两个限位板，两个限位板与挡板滑动连接。

作为本发明的进一步方案，所述第三外壳的左侧面与出气管的右端相互连通，所述第三外壳的内壁右侧焊接有第二支撑板，所述第二支撑板的顶面左端部焊接有磁铁座，所述第二支撑板的上方焊接有支架，支架的左端通过转轴转动连接有若干个扇叶，所述转轴的另一端贯穿磁铁座，所述转轴与蓄电池电性连接。

作为本发明的进一步方案，所述第三外壳的底面连通有传送管，所述传送管的中部与气泵相互连通，所述传送管的另一端与储气罐的输入端相互连通，所述储气罐的输出端与导热管的一端相互连通。

作为本发明的进一步方案，所述第一外壳的左侧面连通有进水管，所述进水管贯穿氢燃料电池外壳，所述进水管的输入端螺纹连接有保护盖。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过设置了导热板，使得导热板将平时启动氢燃料电池所产生的热量进行高效的传导至水中，降低氢燃料电池使用环境的温度，使得氢燃料电池能够高效的使用，延长使用年限，且提高了氢燃料电池使用的安全性；

2、通过设置了扇叶和磁铁座，使得水蒸气吹动过程所产生的动能使得扇叶转动，从而使得动能进行回收，产生电能，储存在蓄电池内，从而提高能源的使用效率；

3、通过设置了储气罐和气泵，使得气泵将水蒸气储存在储气罐的内部，通过电磁阀来控制储气罐内的水蒸气流入氢燃料电池外壳内的量，从而控制氢燃料电池外壳内的温度，从而方便氢燃料电池进行高效的冷启动，且减少能源的消耗。

附图说明

图1为本发明的流程结构示意图；

图2为本发明的整体结构立体图；

图3为本发明的整体结构示意图；

图4为本发明的传导结构示意图；

图5为本发明的发电结构示意图；

图6为本发明的储气罐结构示意图。

图中：1-氢燃料电池外壳、2-电磁阀、3-导热管、4-第一外壳、5-温度传感器、6-控制器、7-保温层、8-蓄电池、9-第三外壳、10-气泵、11-储气罐、12-保护盖、13-进水管、14-导热板、15-电热器、16-第二外壳、17-液压缸、18-支撑杆、19-配重、20-第一支撑板、21-活塞、22-第一连杆、23-第二连杆、24-滑块、25-限位杆、26-限位板、27-出气管、28-转轴、29-扇叶、30-传送管、31-第二支撑板、32-支架、33-磁铁座。

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。

通过参考说明书附图1，一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：首先，通过操作者将水倒入进水管13内，再将保护盖12将进水管13的输入端螺纹连接，正常情况下，氢燃料电池正常使用时，第一外壳4内会产生大量的热，通过导热板14吸收热量，使得热量被水吸收，水高温状态下会变成水蒸气，使得第一外壳4内的压强变大，从而使得液压缸17内的活塞21向上移动，从而带动支撑杆18向上移动，第一连杆22在滑块24与滑槽的限位条件下，使得第一连杆纵向移动，从而使得第二连杆23带着挡板纵向移动，使得水蒸气通过出气管27流通到第三外壳9的内部，水蒸气吹动扇叶29转动，使得转轴28转动，从而使得转轴28的另一端在磁铁座33的内部转动，产生的电传输到蓄电池8处进行储蓄电能；

步骤二：然后，水蒸气通过传送管30传输到气泵10处，通过气泵10运转，使得水蒸气储藏在储气罐11的内部，当外部环境处于低温时，温度传感器5将数据传输到控制器6处，当数据低于阈值时，控制器6下达电磁阀2开启指令和电热器15开启指令，使得水蒸气通过导热管3流入氢燃料电池外壳1的内部，当水蒸气遇到冷的氢燃料电池外壳1时，释放热量，再配合电热器15发热使得氢燃料电池外壳1的内部升温；

步骤三：最后，通过进水管与氢燃料电池外壳1的连接处的缝隙将冷却的水倒出，回收起来，再次通过进水管13注入第一外壳4的内部，循环利用，从而减少能源的消耗。

请参阅图1-图6，本发明提供一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，包括氢燃料电池外壳1，氢燃料电池外壳1的右侧面安装有电磁阀2，氢燃料电池外壳1的前端面焊接有第一外壳4，第一外壳4的顶面安装有温度传感器5，第一外壳4右侧面连通有导热管3，导热管3的另一端与电磁阀2相互连通，氢燃料电池外壳1的内部设有第一空腔，第一空腔的中部安装有第二外壳16，第一空腔的顶面右端部焊接有控制器6，第二外壳16的右侧面下部安装有电热器15，第二外壳16的内部设有第二空腔，第二空腔的中部焊接有导热板14，第一外壳4的内部设有第三空腔，第一外壳4的内壁粘接有保温层7，第三空腔的中部焊接有第三外壳9，第三空腔的底部焊接有储气罐11，第三外壳9的顶面焊接有蓄电池8，储气罐11的顶面焊接有气泵10，温度传感器5的输出端与控制器6的输入端电性连接，控制器6的输出端均与电磁阀2、气泵10和电热器15的输入端电性连接，电磁阀2、温度传感器5、控制器6、气泵10和电热器15均与蓄电池8电性连接，电磁阀2的型号为2W08-65，温度传感器5的型号为SIN-WZP-PT100，控制器6的型号为PLC，气泵10的型号为F35-FNY6003，电热器15的型号为zdq-6；

第二外壳16的顶面连通有液压缸17，液压缸17的内部滑动连接有活塞21，活塞21的顶面焊接有支撑杆18，支撑杆18的顶端焊接有第一支撑板20，第一支撑板20的顶面焊接有配重19，液压缸17内的气压降低时，通过配重19使得活塞21可以复位，支撑杆18的中部焊接有第一连杆22，第一连杆22的右端焊接有第二连杆23；液压缸17的右侧焊接有限位杆25，限位杆25的中部开设有滑槽，第一连杆22的中部焊接有滑块24，滑块24与滑槽滑动连接，通过滑槽与滑块24相互滑动连接，使得第一连杆22和第二连杆23保持稳定的移动，减少偏移现象出现，第二连杆23的底端安装有挡板，第二外壳16的右侧面上部连通有出气管27，挡板贯穿出气管27的中部，通过挡板对出气管27进行调节水蒸气的流量，出气管27的顶面焊接有两个限位板26，两个限位板26与挡板滑动连接；第三外壳9的左侧面与出气管27的右端相互连通，第三外壳9的内壁右侧焊接有第二支撑板31，第二支撑板31的顶面左端部焊接有磁铁座33，第二支撑板31的上方焊接有支架32，支架32的左端通过转轴28转动连接有若干个扇叶29，转轴28的另一端贯穿磁铁座33，通过转轴28和磁铁座33相对运转，方便进行动能和电能的转换，且实现电能的储存，转轴28与蓄电池8电性连接；第三外壳9的底面连通有传送管30，传送管30的中部与气泵10相互连通，传送管30的另一端与储气罐11的输入端相互连通，储气罐11的输出端与导热管3的一端相互连通；第一外壳4的左侧面连通有进水管13，进水管13贯穿氢燃料电池外壳1，进水管13的输入端螺纹连接有保护盖12。

本发明首先，通过操作者将水倒入进水管13内，再将保护盖12将进水管13的输入端螺纹连接，正常情况下，氢燃料电池正常使用时，第一外壳4内会产生大量的热，通过导热板14吸收热量，使得热量被水吸收，水高温状态下会变成水蒸气，使得第一外壳4内的压强变大，从而使得液压缸17内的活塞21向上移动，从而带动支撑杆18向上移动，第一连杆22在滑块24与滑槽的限位条件下，使得第一连杆纵向移动，从而使得第二连杆23带着挡板纵向移动，使得水蒸气通过出气管27流通到第三外壳9的内部，水蒸气吹动扇叶29转动，使得转轴28转动，从而使得转轴28的另一端在磁铁座33的内部转动，产生的电传输到蓄电池8处进行储蓄电能；然后，水蒸气通过传送管30传输到气泵10处，通过气泵10运转，使得水蒸气储藏在储气罐11的内部，当外部环境处于低温时，温度传感器5将数据传输到控制器6处，当数据低于阈值时，控制器6下达电磁阀2开启指令和电热器15开启指令，使得水蒸气通过导热管3流入氢燃料电池外壳1的内部，当水蒸气遇到冷的氢燃料电池外壳1时，释放热量，再配合电热器15发热使得氢燃料电池外壳1的内部升温；最后，通过进水管与氢燃料电池外壳1的连接处的缝隙将冷却的水倒出，回收起来，再次通过进水管13注入第一外壳4的内部，循环利用，从而减少能源的消耗。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，其特征在于，包括：氢燃料电池，

该氢燃料电池包括：氢燃料电池外壳（1）、所述氢燃料电池外壳（1）的右侧面安装有电磁阀（2），所述氢燃料电池外壳（1）的前端面焊接有第一外壳（4），所述第一外壳（4）的顶面安装有温度传感器（5），所述第一外壳（4）右侧面连通有导热管（3），所述导热管（3）的另一端与电磁阀（2）相互连通，所述氢燃料电池外壳（1）的内部设有第一空腔，所述第一空腔的中部安装有第二外壳（16），所述第一空腔的顶面右端部焊接有控制器（6），所述第二外壳（16）的右侧面下部安装有电热器（15），所述第二外壳（16）的内部设有第二空腔，所述第二空腔的中部焊接有导热板（14），所述第一外壳（4）的内部设有第三空腔，所述第一外壳（4）的内壁粘接有保温层（7），所述第三空腔的中部焊接有第三外壳（9），所述第三空腔的底部焊接有储气罐（11），所述第三外壳（9）的顶面焊接有蓄电池（8），所述储气罐（11）的顶面焊接有气泵（10），所述温度传感器（5）的输出端与控制器（6）的输入端电性连接，所述控制器（6）的输出端均与电磁阀（2）、气泵（10）和电热器（15）的输入端电性连接，所述电磁阀（2）、温度传感器（5）、控制器（6）、气泵（10）和电热器（15）均与蓄电池（8）电性连接；

所述第二外壳（16）的顶面连通有液压缸（17），所述液压缸（17）的内部滑动连接有活塞（21），所述活塞（21）的顶面焊接有支撑杆（18），所述支撑杆（18）的顶端焊接有第一支撑板（20），所述第一支撑板（20）的顶面焊接有配重（19），所述支撑杆（18）的中部焊接有第一连杆（22），所述第一连杆（22）的右端焊接有第二连杆（23）；

所述第一外壳（4）的左侧面连通有进水管（13），所述进水管（13）贯穿氢燃料电池外壳（1），所述进水管（13）的输入端螺纹连接有保护盖（12）；

废热储能启动氢燃料电池的使用方法包括以下步骤：

步骤一：首先，通过操作者将水倒入进水管（13）内，再将保护盖（12）与进水管（13）的输入端螺纹连接，正常情况下，氢燃料电池正常使用时，第一外壳（4）内会产生大量的热，通过导热板（14）吸收热量，使得热量被水吸收，水高温状态下会变成水蒸气，使得第一外壳（4）内的压强变大，从而使得液压缸（17）内的活塞（21）向上移动，从而带动支撑杆（18）向上移动，第一连杆（22）在滑块（24）与滑槽的限位条件下，使得第一连杆纵向移动，从而使得第二连杆（23）带着挡板纵向移动，使得水蒸气通过出气管（27）流通到第三外壳（9）的内部，水蒸气吹动扇叶（29）转动，使得转轴28转动，从而使得转轴（28）的另一端在磁铁座（33）的内部转动，产生的电传输到蓄电池（8）处进行储蓄电能；

步骤二：然后，水蒸气通过传送管（30）传输到气泵（10）处，通过气泵（10）运转，使得水蒸气储藏在储气罐（11）的内部，当外部环境处于低温时，温度传感器（5）将数据传输到控制器（6）处，当数据低于阈值时，控制器（6）下达电磁阀（2）开启指令和电热器（15）开启指令，使得水蒸气通过导热管（3）流入氢燃料电池外壳（1）的内部，当水蒸气遇到冷的氢燃料电池外壳（1）时，释放热量，再配合电热器（15）发热使得氢燃料电池外壳（1）的内部升温；

步骤三：最后，通过进水管与氢燃料电池外壳（1）的连接处的缝隙将冷却的水倒出，回收起来，再次通过进水管（13）注入第一外壳（4）的内部，循环利用，从而减少能源的消耗。

2.根据权利要求1所述的一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，其特征在于：所述液压缸（17）的右侧焊接有限位杆（25），所述限位杆（25）的中部开设有滑槽，所述第一连杆（22）的中部焊接有滑块（24），所述滑块（24）与滑槽滑动连接，所述第二连杆（23）的底端安装有挡板，所述第二外壳（16）的右侧面上部连通有出气管（27），所述挡板贯穿出气管（27）的中部，出气管（27）的顶面焊接有两个限位板（26），两个限位板（26）与挡板滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，其特征在于：所述第三外壳（9）的左侧面与出气管（27）的右端相互连通，所述第三外壳（9）的内壁右侧焊接有第二支撑板（31），所述第二支撑板（31）的顶面左端部焊接有磁铁座（33），所述第二支撑板（31）的上方焊接有支架（32），支架（32）的左端通过转轴（28）转动连接有若干个扇叶（29），所述转轴（28）的另一端贯穿磁铁座（33），所述转轴（28）与蓄电池（8）电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种废热储能启动氢燃料电池的使用方法，其特征在于：所述第三外壳（9）的底面连通有传送管（30），所述传送管（30）的中部与气泵（10）相互连通，所述传送管（30）的另一端与储气罐（11）的输入端相互连通，所述储气罐（11）的输出端与导热管（3）的一端相互连通。

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