CN114709444A - 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法 - Google Patents

基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114709444A
CN114709444A CN202210300660.6A CN202210300660A CN114709444A CN 114709444 A CN114709444 A CN 114709444A CN 202210300660 A CN202210300660 A CN 202210300660A CN 114709444 A CN114709444 A CN 114709444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen storage
storage tank
fuel cell
hydrogen
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210300660.6A
Other languages
English (en)
Inventor
卢淼
李志念
叶建华
王�琦
冯小阳
袁宝龙
郭秀梅
武媛芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd filed Critical GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority to CN202210300660.6A priority Critical patent/CN114709444A/zh
Publication of CN114709444A publication Critical patent/CN114709444A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及氢燃料电池技术领域，提供一种基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法。该系统包括固态储氢装置、储气罐、燃料电池装置、换热水槽；固态储氢装置设置在换热水槽内，固态储氢装置包括外、内储氢罐，内储氢罐出口伸出外储氢罐后与储气罐连通，外、内储氢罐分别装填有低、高热焓储氢合金；外储氢罐、储气罐均与燃料电池连通；换热水槽与燃料电池通过冷、热水管路连通，热水管路设置循环水泵。本发明能够在启动初期快速自加热放氢，大大缩短启动初期固态储氢装置达到正常供氢所需的时间，使得燃料电池系统迅速稳定启动，且自加热启动功能能迅速恢复，大幅缩小储气罐及储氢装置体积，提高燃料电池系统运行的安全性与灵活性。

Description

基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其是涉及一种基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法。
背景技术
随着社会各界对清洁能源的需求增长，使用氢气的燃料电池逐渐走向市场，其中配置低压固态储氢装置的燃料电池系统以其高安全性、高体积储氢密度和快速充氢特性，受到人们的广泛关注。
在燃料电池系统的实际应用中，固态储氢装置需要满足各种气候条件下的应用需求，尤其要注意解决在低温条件下冷启动时的供氢问题。
在低温条件下的冷启动时的供氢问题：燃料电池动力启动时，储氢装置应迅速向燃料电池供氢，满足系统动态响应要求。储氢材料吸放氢过程为化学吸附或脱出过程，需从环境中吸热。当储氢装置与燃料电池匹配时，在燃料电池正常工作条件下，燃料电池的余热可以通过热耦合换热系统，进入储氢装置提供储氢材料放氢的所需热源，但在低温冷启动时，燃料电池没有运转产热，无法为储氢材料放氢提供所需热源，储氢材料只能从空气中或周边环境其他传热介质中获取热量。此时，若在低温条件下，储氢材料放氢平衡压较低，放氢驱动力减小，若外界提供的热量满足不了储氢材料的放氢要求，则无法为燃料电池提供所需氢源。同时，燃料电池的正常工作温度一般为60℃，其本身启动后，也需要经过从室温至工作温度的升温过程才能满功率供电，此期间废热主要用于燃料电池电堆的自升温，很难为固态储氢装置提供足量热能，尤其是在冬季室温过低的情况下，还需要考虑在燃料电池电堆和固态储氢装置之间换热用的循环水本身升温的热能需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法，能够在启动初期快速自加热放氢而不依赖燃料电池废热与环境热能，大大缩短启动初期固态储氢装置达到正常供氢所需的时间，使得燃料电池系统迅速稳定启动，且自加热启动功能能够迅速恢复，大幅缩小储气罐及固态储氢装置的体积，提高燃料电池系统运行的安全性与灵活性。
本发明的技术方案为：
一种基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，包括固态储氢装置(1)、储气罐(2)、燃料电池装置(3)、换热水槽(5)；
所述固态储氢装置(1)设置在所述换热水槽(5)内，所述固态储氢装置(1)包括外储氢罐(1.1)、设置在所述外储氢罐(1.1)内部的内储氢罐(1.2)，内储氢罐出口(1.7)伸出外储氢罐(1.1)后与储气罐(2)的进气口连通；所述外储氢罐(1.1)内装填有低热焓储氢合金(1.3)，所述内储氢罐(1.2)内装填有高热焓储氢合金(1.4)；
所述燃料电池装置(3)包括燃料电池(3.2)，外储氢罐出口(1.6)、储气罐(2)的出气口均与所述燃料电池(3.2)的进气口通过氢气管路(3.1)连通，所述外储氢罐出口(1.6)与所述燃料电池(3.2)之间连接的氢气管路(3.1)上设置有电磁阀(4)；所述换热水槽(5)的出液口通过冷水管路(3.4)与所述燃料电池(3.2)的进液口连通，所述燃料电池(3.2)的出液口通过热水管路(3.5)与所述换热水槽(5)的进液口连通，所述热水管路(3.5)上设置有循环水泵(3.3)。
进一步的，所述内储氢罐出口(1.7)、外储氢罐出口(1.6)内均设置有过滤片(1.8)。
进一步的，所述内储氢罐(1.2)的外侧壁设置有多个翅片(1.5)。
进一步的，多个所述翅片(1.5)沿所述内储氢罐(1.2)的径向辐射排列。
进一步的，所述低热焓储氢合金(1.3)的热焓为20～30KJ/(mol·K)，所述高热焓储氢合金(1.4)的热焓为30～60KJ/(mol·K)。
进一步的，所述高热焓储氢合金(1.4)的热焓为50～60KJ/(mol·K)。
进一步的，所述低热焓储氢合金(1.3)为TiMn0.8Fe0.15Co0.05合金，所述高热焓储氢合金(1.4)为Ti0.8Zr0.2Mn1.5Fe0.4Ni0.1合金。
一种所述基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：向外储氢罐(1.1)充氢，并使内储气罐(1.2)保持未充氢状态；
步骤2：开启燃料电池系统，控制储气罐(2)同时向燃料电池(3.2)、内储氢罐(1.2)供氢，使燃料电池(3.2)启动，同时内储氢罐(1.2)内的高热焓储氢合金(1.4)吸氢放热，热量传导至外储氢罐(1.1)，外储氢罐(1.1)内的低热焓储氢合金(1.3)升温放氢；
步骤3：燃料电池(3.2)启动后，电堆温度升高，对内部循环的水加热，循环水泵(3.3)将热水泵入换热水槽(5)，换热水槽(5)为固态储氢装置(1)提供热量，外储氢罐(1.1)内的低热焓储氢合金(1.3)、内储氢罐(1.2)内的高热焓储氢合金(1.4)共同升温放氢，外储氢罐(1.1)直接向燃料电池(3.2)供氢，外储氢罐(1.1)、内储氢罐(1.2)共同向储气罐(2)充氢。
进一步的，所述步骤2中，在启动环境温度为-20℃～0℃且外储氢罐(1.1)提供的压力低于0.1MPa时，储气罐(2)以1MPa～2MPa的初始压力独立向燃料电池(3.2)供氢5min～10min后，再开启电磁阀(4)由外储氢罐(1.1)向燃料电池(3.2)供氢。
进一步的，所述储气罐(2)的体积值与所述燃料电池(3.2)的功率值之比为(5～8)：1；其中，体积的单位为L，功率的单位为kW。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过在换热水槽内设置外储氢罐、在外储氢罐内设置内储氢罐、将内储氢罐连通储气罐、将外储氢罐与储气罐均与燃料电池连通、在燃料电池与换热水槽之间通过水管和循环水泵形成水循环系统，能够在低温环境下实现储气罐向燃料电池供氢以使得燃料电池迅速启动、同时储气罐向内储氢罐供氢以使其内部高热焓储氢合金吸氢放热、热量传导至外储氢罐以使其内部低热焓储氢合金升温放氢，使得启动初期快速自加热放氢而不依赖燃料电池废热与环境热能，为燃料电池足量废热的产生争取时间，且大大缩短启动初期固态储氢装置正常供氢的时间，使得燃料电池系统能迅速稳定启动，解决了现有燃料电池系统在低温环境下启动时难以为固态储氢装置内储氢材料放氢提供足量热能从而无法稳定启动的技术问题。
(2)本发明设置的储气罐可以在启动环境温度为-20℃～0℃且外储氢罐提供的压力较小时独立向燃料电池供氢，为外储氢罐放氢争取时间，在燃料电池启动后电堆能为固态储氢装置提供足够热量时内、外储氢罐内的储氢合金共同升温放氢，外储氢罐向燃料电池稳定、持续供氢，内、外储氢罐共同向储气罐充氢，使得储气罐内的氢气压力恢复，实现系统暂时停机后仍然具有再次启动并快速自加热令外储氢罐充分放氢的能力，且大幅度缩小了存储气态氢的储气罐的体积及固态储氢装置的总体积，提高了燃料电池系统运行的安全性与灵活性。
(3)本发明通过在内储氢罐的外侧壁沿径向辐射排列多个翅片，能够增强内储氢罐与外储氢罐之间热量传导的效果。
附图说明
图1为本发明的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统的结构示意图。
图2为本发明的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统中固态储氢装置的结构示意图。
图3为图2的A-A向剖视图。
图4为固态储氢装置与储气罐在20℃/10℃/0℃/-10℃/-20℃的低温降压测试结果对比图。
图5为无自加热内储氢罐的固态储氢装置与本发明的有自加热内储氢罐的固态储氢装置在-20℃低温环境下启动后的自加热测试结果对比图。
图中，1—固态储氢装置，1.1—外储氢罐，1.2—内储氢罐，1.3—低热焓储氢合金，1.4—高热焓储氢合金，1.5—翅片，1.6—外储氢罐出口，1.7—内储氢罐出口，1.8—过滤片，2—储气罐，3—燃料电池装置，3.1—氢气管路，3.2—燃料电池，3.3—循环水泵，3.4—冷水管路，3.5—热水管路，4—电磁阀，5—换热水槽。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统包括固态储氢装置1、储气罐2、燃料电池装置3、换热水槽5。
所述固态储氢装置1设置在所述换热水槽5内，所述固态储氢装置1包括外储氢罐1.1、设置在所述外储氢罐1.1内部的内储氢罐1.2，内储氢罐出口1.7伸出外储氢罐1.1后与储气罐2的进气口连通；所述外储氢罐1.1内装填有低热焓储氢合金1.3，所述内储氢罐1.2内装填有高热焓储氢合金1.4。本实施例中，内储氢罐出口1.7伸出外储氢罐1.1的与外储氢罐出口1.6相对的另一端端面。
所述燃料电池装置3包括燃料电池3.2，外储氢罐出口1.6、储气罐2的出气口均与所述燃料电池3.2的进气口通过氢气管路3.1连通，所述外储氢罐出口1.6与所述燃料电池3.2之间连接的氢气管路3.1上设置有电磁阀4。所述换热水槽5的出液口通过冷水管路3.4与所述燃料电池3.2的进液口连通，所述燃料电池3.2的出液口通过热水管路3.5与所述换热水槽5的进液口连通，所述热水管路3.5上设置有循环水泵3.3，燃料电池3.2与换热水槽5之间形成水循环系统，当燃料电池堆工作时，同时向循环水泵3.3供电，循环水从冷水管路3.4流入燃料电池3.2，将废热吸收，并顺着热水管路3.5流入换热水槽5，其中热量被固态储氢装置1放氢吸热过程吸收，冷水再从冷水管路3.4流回燃料电池3.2。
本实施例中，如图2所示，所述内储氢罐出口1.7、外储氢罐出口1.6内均设置有过滤片1.8，分别用于对进出内储氢罐1.2、外储氢罐1.1的氢气进行粉末的过滤。
所述内储氢罐1.2的外侧壁设置有多个翅片1.5。本实施例中，如图3所示，多个所述翅片1.5沿所述内储氢罐1.2的径向辐射排列，能够增强内储氢罐1.2与外储氢罐1.1之间热量传导的效果。
所述低热焓储氢合金1.3的热焓为20～30KJ/(mol·K)，所述高热焓储氢合金1.4的热焓为30～60KJ/(mol·K)。优选的，所述高热焓储氢合金1.4的热焓为50～60KJ/(mol·K)。
本发明的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统的启动方法包括下述步骤：
步骤1：向外储氢罐1.1充氢，并使内储气罐1.2保持未充氢状态；
步骤2：开启燃料电池系统，控制储气罐2同时向燃料电池3.2、内储氢罐1.2供氢，使燃料电池3.2启动，同时内储氢罐1.2内的高热焓储氢合金1.4吸氢放热，热量传导至外储氢罐1.1，外储氢罐1.1内的低热焓储氢合金1.3升温放氢；
步骤3：燃料电池3.2启动后，电堆温度升高，对内部循环的水加热，循环水泵3.3将热水泵入换热水槽5，换热水槽5为固态储氢装置1提供热量，外储氢罐1.1内的低热焓储氢合金1.3、内储氢罐1.2内的高热焓储氢合金1.4共同升温放氢，外储氢罐1.1直接向燃料电池3.2供氢，外储氢罐1.1、内储氢罐1.2共同向储气罐2充氢。
其中，储气罐2在本发明的燃料电池系统工作过程中，具有如下功能：1)低温且外储氢罐1.1内剩余储氢量较低时，保证燃料电池3.2冷启动供氢的氢气保压罐；2)正常工作过程中，保持氢气压力和流量稳定的缓冲罐。
在启动环境温度为-20℃～0℃且外储氢罐1.1提供的压力低于0.1MPa时，储气罐2以1MPa～2MPa的初始压力独立向燃料电池3.2供氢5min～10min后，再开启电磁阀4由外储氢罐1.1向燃料电池3.2供氢。储气罐2在向燃料电池3.2供氢的同时，也向内储氢罐1.2供氢，使得内储氢罐1.2的温度达到40～45℃，外储氢罐1.1的温度达到10℃以上，外储氢罐1.1的放氢压力达到0.2～0.3MPa。储气罐2的体积依据燃料电池3.2的功率确定，所述储气罐2的体积值与所述燃料电池3.2的功率值之比为5～8：1；其中，体积的单位为L，功率的单位为kW。
本发明的燃料电池系统正常工作时，固态储氢装置1放氢，固态储氢装置1受其罐内金属氢化物床体传热传质的限制，其放氢流量会有一定波动，储气罐2可以作为固态储氢装置1放出氢气的缓冲罐，提高氢源的稳定性，使其向燃料电池3.2供氢的压力及流速更加平稳，满足燃料电池3.2工作的动态响应要求。
本实施例中，对本发明的系统进行低温模拟环境测试。在外储氢罐1.1中填装TiMn0.8Fe0.15Co0.05合金粉末，在内储氢罐1.2中填装Ti0.8Zr0.2Mn1.5Fe0.4Ni0.1合金粉末，令外储氢罐1.1在室温(20℃)充氢至3MPa，内储氢罐1.2保持未充氢状态。随后将外储氢罐1.1释放70％的氢气，保留30％的残留储氢量，压力稳定后测得其在室温(20℃)下压力为2.621MPa；待气压稳定后用低温循环防冻液降温，降温至10℃，通过压力表测量外储氢罐1.1内部压力变化，待压力稳定后再降温至0℃，压力稳定后继续降温至-10℃，压力稳定后继续降温至-20℃。同样的降温操作应用于储气罐2，外储氢罐1.1、储气罐2内压力随温度变化的曲线如图4所示。由图4可以看出，外储氢罐1.1内压力在10℃降低至1.592MPa，在0℃压力降低至0.436MPa，在-10℃时压力已经降低至0.001MPa以下；而储气罐2内压力在10℃降低至2.689MPa，在0℃压力降低至2.391MPa，在-10℃压力降低至2.098MPa，在-20℃压力降低至1.814MPa。
随后对系统进行低温自加热测试。在-20℃环境温度下，利用储气罐2内氢气启动燃料电池3.2，并开启循环水将燃料电池3.2电堆废热导入没有自加热内储氢罐1.2的固态储氢装置的换热水槽5，经过10分钟后，固态储氢装置的温度从-20.1℃上升至-12.4℃，出口氢气压力依然小于0.001MPa，17分钟后，固态储氢装置的出口温度从-19.9℃提升到10.4℃，出口氢气压力达到0.168MPa。在同等条件下将储气罐2内的氢气导入固态储氢装置1的内储氢罐1.2，经过5分钟后，内储气罐1.2的温度从-19.8℃上升到41.3℃，外储气罐1.1的出口温度从-20.2℃上升到11.2℃，外储氢罐1.1的出口氢气压力达到0.171MPa。无自加热内储氢罐的固态储氢装置与本发明的有自加热内储氢罐的固态储氢装置在-20℃低温环境下启动后的温度、压力变化如图5所示。
结果显示，普通的固态储氢装置，当外储氢罐1.1储氢量为30％时，内部压力在-10℃条件下就会降低至接近0MPa，无法为燃料电池提供氢气，而储气罐2内的氢气气压可以在-20℃时保持1.814MPa，可以为燃料电池提供足量的启动氢气；同时，不使用快速自加热内储氢罐1.2的固态储氢装置，需要经过16分钟才能开始正常供氢，而使用快速自加热内储氢罐的固态储氢装置，则只需要5分钟就能达到正常供氢的效果，可以大幅降低储氢装置中存储气态氢的储气罐的体积，缩小储氢装置总体积，提高电源系统运行的安全性与灵活性。
可见，本发明的燃料电池系统中固态储氢装置1既具有较高的重量储氢率，满足燃料电池3.2连续工作供电的要求，同时通过系统设计，满足燃料电池3.2冷启动的要求。当燃料电池3.2低温启动而储氢材料不能快速放氢时，系统中的储气罐2可以先期提供燃料电池3.2的启动氢源，同时向内储氢罐1.2放氢，内储氢罐1.2内的高热焓储氢合金本处于未充氢状态，在吸氢后大量放热，为外储氢罐1.1内的低热焓储氢合金加温，令外储氢罐1.1内的低热焓储氢合金能快速升温，提供压力和流量同时满足启动要求的氢源，实现燃料电池3.2的稳定启动。当燃料电池3.2稳定运行后，电堆温度升高，其散出的废热开始通过热水管路引入到换热水槽5内而为固态储氢装置1加温，进一步提高固态储氢装置1内的储氢床体温度，促进储氢合金正常放氢，由于内储氢罐1.2内的高热焓储氢合金的放氢温度低于外储氢罐1.1内的低热焓储氢合金的放氢温度，从而在燃料电池3.2正常工作的过程中，内储氢罐1.2吸收废热先放空内部的氢气，与外储氢罐1.1共同为储气罐2补充氢气，令快速自加热启动功能恢复为待机的状态。
显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，包括固态储氢装置(1)、储气罐(2)、燃料电池装置(3)、换热水槽(5)；
所述固态储氢装置(1)设置在所述换热水槽(5)内，所述固态储氢装置(1)包括外储氢罐(1.1)、设置在所述外储氢罐(1.1)内部的内储氢罐(1.2)，内储氢罐出口(1.7)伸出外储氢罐(1.1)后与储气罐(2)的进气口连通；所述外储氢罐(1.1)内装填有低热焓储氢合金(1.3)，所述内储氢罐(1.2)内装填有高热焓储氢合金(1.4)；
所述燃料电池装置(3)包括燃料电池(3.2)，外储氢罐出口(1.6)、储气罐(2)的出气口均与所述燃料电池(3.2)的进气口通过氢气管路(3.1)连通，所述外储氢罐出口(1.6)与所述燃料电池(3.2)之间连接的氢气管路(3.1)上设置有电磁阀(4)；所述换热水槽(5)的出液口通过冷水管路(3.4)与所述燃料电池(3.2)的进液口连通，所述燃料电池(3.2)的出液口通过热水管路(3.5)与所述换热水槽(5)的进液口连通，所述热水管路(3.5)上设置有循环水泵(3.3)。
2.根据权利要求1所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，所述内储氢罐出口(1.7)、外储氢罐出口(1.6)内均设置有过滤片(1.8)。
3.根据权利要求1所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，所述内储氢罐(1.2)的外侧壁设置有多个翅片(1.5)。
4.根据权利要求3所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，多个所述翅片(1.5)沿所述内储氢罐(1.2)的径向辐射排列。
5.根据权利要求1所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，所述低热焓储氢合金(1.3)的热焓为20～30KJ/(mol·K)，所述高热焓储氢合金(1.4)的热焓为30～60KJ/(mol·K)。
6.根据权利要求5所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，所述高热焓储氢合金(1.4)的热焓为50～60KJ/(mol·K)。
7.根据权利要求1所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统，其特征在于，所述低热焓储氢合金(1.3)为TiMn0.8Fe0.15Co0.05合金，所述高热焓储氢合金(1.4)为Ti0.8Zr0.2Mn1.5Fe0.4Ni0.1合金。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：向外储氢罐(1.1)充氢，并使内储气罐(1.2)保持未充氢状态；
步骤2：开启燃料电池系统，控制储气罐(2)同时向燃料电池(3.2)、内储氢罐(1.2)供氢，使燃料电池(3.2)启动，同时内储氢罐(1.2)内的高热焓储氢合金(1.4)吸氢放热，热量传导至外储氢罐(1.1)，外储氢罐(1.1)内的低热焓储氢合金(1.3)升温放氢；
步骤3：燃料电池(3.2)启动后，电堆温度升高，对内部循环的水加热，循环水泵(3.3)将热水泵入换热水槽(5)，换热水槽(5)为固态储氢装置(1)提供热量，外储氢罐(1.1)内的低热焓储氢合金(1.3)、内储氢罐(1.2)内的高热焓储氢合金(1.4)共同升温放氢，外储氢罐(1.1)直接向燃料电池(3.2)供氢，外储氢罐(1.1)、内储氢罐(1.2)共同向储气罐(2)充氢。
9.根据权利要求8所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，所述步骤2中，在启动环境温度为-20℃～0℃且外储氢罐(1.1)提供的压力低于0.1MPa时，储气罐(2)以1MPa～2MPa的初始压力独立向燃料电池(3.2)供氢5min～10min后，再开启电磁阀(4)由外储氢罐(1.1)向燃料电池(3.2)供氢。
10.根据权利要求8所述的基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，所述储气罐(2)的体积值与所述燃料电池(3.2)的功率值之比为(5～8)：1；其中，体积的单位为L，功率的单位为kW。
CN202210300660.6A 2022-03-24 2022-03-24 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法 Pending CN114709444A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210300660.6A CN114709444A (zh) 2022-03-24 2022-03-24 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210300660.6A CN114709444A (zh) 2022-03-24 2022-03-24 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114709444A true CN114709444A (zh) 2022-07-05

Family

ID=82171689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210300660.6A Pending CN114709444A (zh) 2022-03-24 2022-03-24 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114709444A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101128952B (zh) 使用储氢罐的方法和储氢罐
CN112066242B (zh) 一种用于氢燃料的固态氢源装置
CN112349927A (zh) 全天候快速响应的固态储氢燃料电池动力系统及启动方法
KR101272589B1 (ko) 연료전지 차량용 수소 저장 및 충전 시스템
US8597844B2 (en) Methods and apparatus for refueling reversible hydrogen-storage systems
CN209691855U (zh) 车载燃料电池系统及氢动力车辆
CN105244519A (zh) 金属氢化物储氢与燃料电池联合系统
EP3208877B1 (en) Solid state hydrogen storage device
DK3090199T3 (en) REVERSIBLE H2 STORAGE SYSTEM WITH RESERVOIR CONTAINING METAL HYDROIDS AND WITH PRESSURE EQUALIZATION
US11302939B2 (en) Direct liquid fuel cell power generation device
CN115164096A (zh) 一种氢燃料电池车用固态储供氢系统及方法
CN116093367B (zh) 用于电池储氢罐的环路式热管传热系统及氢燃料电池系统
CN113707909A (zh) 基于固态储氢技术的燃料电池应急发电系统
KR102169149B1 (ko) 연료전지용 저압 메탈하이브리드 수소 충방전 시스템
CN213936263U (zh) 一种全天候快速响应的固态储氢燃料电池动力系统
CN214093991U (zh) 一种车载固态储供氢系统
JP2004273164A (ja) 燃料電池システム
US20020025461A1 (en) Hydrogen-occlusion alloy regenerating apparatus
CN217933874U (zh) 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统
CN114709444A (zh) 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统及启动方法
US20110262842A1 (en) System and method for storing and discharging heat in a vehicle
JP2008045650A (ja) 水素貯蔵装置
CN217544669U (zh) 一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统
CN115548374A (zh) 一种提升水下运载平台燃料电池辅助系统热效率的系统
CN116470090A (zh) 一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination