CN114614043A - 一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，属于燃料电池技术领域，其包括储氢罐，所述储氢罐的外表面设置有控温设备，所述控温箱设备内壁通过轴承转动连接有曝气板。该缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，通过设置有驱动电机，高温的冷却液通过控温箱设备出管道排出，驱动电机带动椭圆板和曝气板旋转，椭圆板挤压两侧的挤压板使活塞杆在复位弹簧反作用力的作用下往复滑动，通过单向阀和抽气管的作用下向缓释气瓶内充气，并且使冷却水可以均匀的与储氢罐的外表面接触使冷却水的温度快速改变，当有使用需求时为氢气的释放提供适合的温度，控制氢气释放速度，同时利用车辆控制系统的适配调控和其与锂电池电量分配的设计，实现在不同氢气输出量的情况下的正常使用。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体为一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统。
背景技术
燃料电池运行时，氢气的供给是比较重要的环节，其中金属氢化物(MH)作为燃料电池中气态储氢的载体具有很大的应用前景，有望解决加氢站建设等难题。
但金属储氢需要在适合的温度下进行氢气释放，且其是一个逐步释放过程，因此如何满足叉车使用过程中对氢气补充的需求，并且对控制系统的适配是需要解决的关键，鉴于金属氢化物放氢反应时具有吸热的特性，现有技术中，通过在储氢罐上设置水热套，并将冷却系统中与燃料电池电堆换热后呈较高温度的冷却水与水热套连通，以利用燃料电池电堆的热量，但是由于水的比热容较大，这种加热方式无法使得水热套内的水温快速上升，难以满足叉车使用过程中对氢气的需求。本发明通过金属储氢方式与储氢瓶的联用，可以实现金属储氢的缓慢释放并将释放出的气体储存在气瓶中，当车辆有使用需求时，气瓶中的氢气则可以迅速释放。同时在氢气释放过程中通过控制系统对燃料电池系统和锂电的电量适配分布，使其满足叉车使用也是其控制的关键。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，解决了金属储氢氢气释放需要高温且释放缓慢的难题。本专利通过金属储氢与储氢罐联用的方式，让储氢材料缓慢释放氢气至储氢罐内储存，并在储氢罐上设置水热套，并将冷却系统中与燃料电池电堆换热后呈较高温度的冷却水与水热套连通，以利用燃料电池电堆的热量，同时在氢气释放过程中通过控制系统对燃料电池系统和锂电的电量适配分布，使其满足叉车使用也是其控制的关键。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，包括储氢罐，所述储氢罐的外表面设置有控温箱设备，所述控温箱设备的内壁通过轴承转动连接有曝气板，所述控温箱设备的下表面与驱动电机的顶端固定连接，所述控温箱设备的下表面固定连接有两个曝气箱，所述驱动电机的输出端与曝气板的下表面固定连接，所述驱动电机输出端的外表面与椭圆板的内壁固定连接，所述曝气箱的内壁滑动连接有活塞杆，两个活塞杆相互靠近的一端均固定连接有挤压板，所述控温箱设备的内壁与储氢罐的外表面固定连接有同一个螺旋板。
作为本发明的进一步方案：所述活塞杆的外表面套接有复位弹簧，所述复位弹簧的左右两端分别固定连接在挤压板的右侧面与曝气箱的左侧面。
作为本发明的进一步方案：所述控温箱设备外表面的下方设置有进水管，两个挤压板相互靠近的一面均设置有滚球。
作为本发明的进一步方案：所述控温箱设备外表面的上方设置有出水管，两侧滚球的外表面均与椭圆板的外表面紧密贴合。
作为本发明的进一步方案：所述曝气箱内壁的上表面与右侧面均设置有单向阀，所述曝气箱通过上方单向阀与控温箱设备相连通。
作为本发明的进一步方案：所述曝气箱通过右侧单向阀固定连接有抽气管，所述抽气管的顶端与控温箱设备外表面的上方固定连接。
作为本发明的进一步方案：所述储氢罐的右侧设置有金属固态储氢装置，所述储氢罐的输入口与金属固态储氢装置主体的输出口固定连接有同一个氢气输送管，由金属固态储氢缓慢释放氢气至储氢罐。
作为本发明的进一步方案：所述储氢罐的外表面设置导热鳍片，所述控温箱设备的内部设置有真空腔，所述燃料电池系统主体的左侧面设置有冷却系统主体，所述出水管和进水管远离控温箱设备的一端分别于冷却系统主体的输入口和输出口固定连接，所述燃料电池系统主体内设置有电量适配控制系统。
作为本发明的进一步方案：所述电量适配控制系统包括控制终端、服务器、控制器，方法如下：控制终端采集电量分配指令；对电量分配指令进行识别；服务器将识别后电量分配指令发送至控制器，控制器根据电量分配指令分配电量至锂电池，控制终端、服务器、控制器之间进行通讯实现数据对接，控制终端包括采集模块，采集模块采集电量分配指令；服务器包括识别处理模块，识别处理模块识别电量分配指令，控制器包括分配模块，分配模块将电量分配至锂电池。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、该缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，通过设置有驱动电机、曝气箱、活塞杆、单向阀和螺旋板，高温的冷却水通过进水管进入到控温箱设备内，充满控温箱设备后通过出水管排出，驱动电机带动椭圆板和曝气板旋转，椭圆板挤压两侧的挤压板使活塞杆在复位弹簧反作用力的作用下往复滑动，通过单向阀和抽气管的作用下向控温箱设备内充气，通过曝气板进行曝气，从而使冷却水可以均匀的与储氢罐的外表面接触将冷却水中的热量吸收，使冷却水的温度降低的更快，为氢气的释放提供适合的温度，从而提高氢气释放速度，满足叉车使用过程中对氢气的需求。
2、该缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，通过设置有抽气管，由于抽气管的顶端连接在控温箱设备外表面的上方，从而实现控温箱设备内空气的循环，防止热量散失，加快金属氢化物放氢反应速率，通过设置有螺旋板，由于螺旋板为螺旋状，通过螺旋板将使冷却水冷却后被储氢罐充分吸收热量后再排出，从而提高了换热效率。
附图说明
图1为本发明正视剖面的结构示意图；
图2为本发明曝气箱放大的结构示意图；
图3为本发明图2中A处放大的结构示意图；
图4为本发明图1中B处放大的结构示意图；
图5为本发明电量适配控制系统框图结构示意图；
图中：1储氢罐、2控温箱设备、3驱动电机、4曝气箱、5椭圆板、6活塞杆、7单向阀、8抽气管、9复位弹簧、10挤压板、11滚球、12曝气板、13螺旋板、14出水管、15进水管、16真空腔、17金属固态储氢装置、18导热鳍片、19氢气输送管、20冷却系统主体。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种基于金属储氢装置的叉车用燃料电池系统，包括储氢罐1，储氢罐1的外表面设置有控温箱设备2，控温箱设备2的内壁通过轴承转动连接有曝气板12，控温箱设备2的下表面与驱动电机3的顶端固定连接，控温箱设备2的下表面固定连接有两个曝气箱4，驱动电机3的输出端与曝气板12的下表面固定连接，驱动电机3输出端的外表面与椭圆板5的内壁固定连接，曝气箱4的内壁滑动连接有活塞杆6，两个活塞杆6相互靠近的一端均固定连接有挤压板10，控温箱设备2的内壁与储氢罐1的外表面固定连接有同一个螺旋板13，通过设置有驱动电机3、曝气箱4、活塞杆6、单向阀7和螺旋板13，高温的冷却水通过进水管15进入到控温箱设备2内，充满控温箱设备2后通过出水管14排出，驱动电机3带动椭圆板5和曝气板12旋转，椭圆板5挤压两侧的挤压板10使活塞杆6在复位弹簧9反作用力的作用下往复滑动，通过单向阀7和抽气管8的作用下向控温箱设备2内充气，通过曝气板12进行曝气，从而使冷却水可以均匀的与储氢罐1的外表面接触将冷却水中的热量吸收，使冷却水的温度降低的更快，为氢气的释放提供适合的温度，从而提高氢气释放速度，满足叉车使用过程中对氢气的需求。
具体的，如图2所示，活塞杆6的外表面套接有复位弹簧9，复位弹簧9的左右两端分别固定连接在挤压板10的右侧面与曝气箱4的左侧面，控温箱设备2外表面的下方设置有进水管15，两个挤压板10相互靠近的一面均设置有滚球11，通过设置有抽气管8，由于抽气管8的顶端连接在控温箱设备2外表面的上方，从而实现控温箱设备2内空气的循环，防止热量散失，加快金属氢化物放氢反应速率。
具体的，如图3所示，控温箱设备2外表面的上方设置有出水管14，两侧滚球11的外表面均与椭圆板5的外表面紧密贴合，曝气箱4内壁的上表面与右侧面均设置有单向阀7，曝气箱4通过上方单向阀7与控温箱设备2相连通，曝气箱4通过右侧单向阀7固定连接有抽气管8，抽气管8的顶端与控温箱设备2外表面的上方固定连接，储氢罐1的右侧设置有金属固态储氢装置17，储氢罐1的输出口与金属固态储氢装置17的输入口固定连接有同一个氢气输送管19，储氢罐1的外表面设置导热鳍片18，通过设置有导热鳍片18，利用18将冷却水内的热量导入到储氢罐1内，增加冷却水的换热效率，控温箱设备2的内部设置有真空腔16，金属固态储氢装置17的左侧面设置有冷却系统主体20，出水管14和进水管15远离控温箱设备2的一端分别于冷却系统主体20的输入口和输出口固定连接，燃料电池系统主体内设置有电量适配控制系统，通过设置有螺旋板13，由于螺旋板13为螺旋状，通过螺旋板13将使冷却水冷却后被储氢罐1充分吸收热量后再排出，从而提高了换热效率，电量适配控制系统包括控制终端、服务器、控制器，方法如下：控制终端采集电量分配指令；对电量分配指令进行识别；服务器将识别后电量分配指令发送至控制器，控制器根据电量分配指令分配电量至锂电池，控制终端、服务器、控制器之间进行通讯实现数据对接，控制终端包括采集模块，采集模块采集电量分配指令；服务器包括识别处理模块，识别处理模块识别电量分配指令，控制器包括分配模块，分配模块将电量分配至锂电池。
本发明的工作原理为：
S1、高温的冷却水通过进水管15进入到控温箱设备2内，充满控温箱设备2后通过出水管14排出，驱动电机3带动椭圆板5和曝气板12旋转，椭圆板5挤压两侧的挤压板10使活塞杆6在复位弹簧9反作用力的作用下往复滑动，通过单向阀7和抽气管8的作用下向控温箱设备2内充气，通过曝气板12进行曝气，从而使冷却水可以均匀的与储氢罐1的外表面接触将冷却水中的热量吸收；
S2、由于抽气管8的顶端连接在控温箱设备2外表面的上方，从而实现控温箱设备2内空气的循环，由于螺旋板13为螺旋状，通过螺旋板13将使冷却水冷却后被储氢罐1充分吸收热量后再排出。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，包括储氢罐(1)，其特征在于：所述储氢罐(1)的外表面设置有控温设备控温箱设备(2)，所述控温箱设备(2)的内壁通过轴承转动连接有曝气板(12)，所述控温箱设备(2)的下表面与驱动电机(3)的顶端固定连接，所述控温箱设备(2)的下表面固定连接有两个曝气箱(4)，所述驱动电机(3)的输出端与曝气板(12)的下表面固定连接，所述驱动电机(3)输出端的外表面与椭圆板(5)的内壁固定连接，所述曝气箱(4)的内壁滑动连接有活塞杆(6)，两个活塞杆(6)相互靠近的一端均固定连接有挤压板(10)，所述控温箱设备(2)的内壁与储氢罐(1)的外表面固定连接有同一个螺旋板(13)。
2.根据权利要求1所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述活塞杆(6)的外表面套接有复位弹簧(9)，所述复位弹簧(9)的左右两端分别固定连接在挤压板(10)的右侧面与曝气箱(4)的左侧面。
3.根据权利要求1所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述控温箱设备(2)外表面的下方设置有进水管(15)，两个挤压板(10)相互靠近的一面均设置有滚球(11)。
4.根据权利要求3所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述控温箱设备(2)外表面的上方设置有出水管(14)，两侧滚球(11)的外表面均与椭圆板(5)的外表面紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述曝气箱(4)内壁的上表面与右侧面均设置有单向阀(7)，所述曝气箱(4)通过上方单向阀(7)与控温箱设备(2)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述曝气箱(4)通过右侧单向阀(7)固定连接有抽气管(8)，所述抽气管(8)的顶端与控温箱设备(2)外表面的上方固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述储氢罐(1)的右侧设置有金属固态储氢装置(17)，所述储氢罐(1)的输入口与金属固态储氢装置(17)的输出口固定连接有同一个氢气输送管(19)。
8.根据权利要求7所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述储氢罐(1)的外表面设置导热鳍片(18)，所述控温箱设备(2)的内部设置有真空腔(16),所述金属固态储氢装置(17)的左侧面设置有冷却系统主体(20)，所述出水管(14)和进水管(15)远离控温箱设备(2)的一端分别于冷却系统主体(20)的输入口和输出口固定连接，金属固态储储氢装置可以通过温度调控缓慢释放氢气储存至储氢罐(1)中，由储氢罐(1)通过系统调控释放氢气速率，并且燃料电池系统主体内设置有电量适配控制系统。
9.根据权利要求8所述的一种缓释胶囊型金属固态储氢燃料电池系统，其特征在于：所述电量适配控制系统包括控制终端、服务器、控制器，方法如下：控制终端采集电量分配指令；对电量分配指令进行识别；服务器将识别后电量分配指令发送至控制器，控制器根据电量分配指令分配电量至锂电池，控制终端、服务器、控制器之间进行通讯实现数据对接，控制终端包括采集模块，采集模块采集电量分配指令；服务器包括识别处理模块，识别处理模块识别电量分配指令，控制器包括分配模块，分配模块将电量分配至锂电池。
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