CN116544470A - 用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统 - Google Patents
用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116544470A CN116544470A CN202310790846.9A CN202310790846A CN116544470A CN 116544470 A CN116544470 A CN 116544470A CN 202310790846 A CN202310790846 A CN 202310790846A CN 116544470 A CN116544470 A CN 116544470A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- fuel cell
- exchange membrane
- proton exchange
- energy
- 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
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000013112 stability test Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 285
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 285
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 262
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 78
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 81
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 5
- 238000012430 stability testing Methods 0.000 claims 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- -1 nuclear energy Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
-
- 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
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,该系统包括发电系统、能量储存系统、制氢系统和PEMFC电堆,发电系统、能量储存系统、制氢系统和PEMFC电堆,能量储存系统与发电系统连接,接收来自发电系统的电力能量,并储存来自发电系统的电力能量;制氢系统与能量储存系统连接,接收来自能量储存系统的能量,且持续生产纯净燃料,制氢系统能够为质子交换膜燃料电池在测试过程中提供符合要求的氢气,PEMFC电堆分别与制氢系统和能量储存系统连接,接收制氢系统的燃料,产生电力能源,并将电力能源传递给所述能量储存系统,能够充分利用质子交换膜燃料电池生产出来的电力,节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池测试技术领域,具体而言,涉及一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统。
背景技术
质子交换膜燃料电池包括质子交换膜和电堆,研发人员在测试不同型号的燃料电池时,需要更换不同型号的燃料电池和不同型号的电堆,任意型号的电堆进行一次测试的时间大约三个月,燃料电池在测试的过程中,需要持续为燃料电池供应比较稳定的高纯度的燃料,氢气的消耗量特别大,目前采用瓶装的高纯氢气,造价成本高,且燃料电池生成电能不会进行循环使用,造成能源的浪费,不节能,也不环保。
发明内容
本发明提供了一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,能够为质子交换膜燃料电池在测试过程中提供符合要求的氢气,且能够充分利用质子交换膜燃料电池生产出来的电力,节能减排。
有鉴于此,本发明提出了一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统包括:发电系统,用于生成电能;能量储存系统,与所述发电系统连接,接收来自所述发电系统的电力能量,并储存来自所述发电系统的电力能量;制氢系统,与所述能量储存系统连接,接收来自所述能量储存系统的能量,且持续生产纯净燃料;PEMFC电堆,分别与所述制氢系统和所述能量储存系统连接,接收所述制氢系统的燃料,产生电力能源,并将所述电力能源传递给所述能量储存系统。
在一些可选的实施例中,所述发电系统包括自发电装置。
在一些可选的实施例中,所述自发电装置为光伏发电板,所述光伏发电板用于接收太阳能,并将所述太阳能转化为电能。
在一些可选的实施例中,所述自发电装置为柴油发电机,所述柴油发动机消耗化石能源生成电能。
在一些可选的实施例中,所述能量储存系统包括电力存储部件,所述电力存储部件分别与所述制氢系统和所述发电系统连接,用于接收来自所述发电系统电力,并进行储存。
在一些可选的实施例中,所述电力存储部件还包括储能逆变器,所述储能逆变器设置在所述电力存储部件和所述制氢系统连接,所述储能逆变器用于将来自所述电力存储部件的电流进行转换,输出适于所述制氢系统实施的电流传递至所述制氢系统。
在一些可选的实施例中,所述制氢系统为碱性水电解制氢系统,所述碱性水电解制氢系统包括制氢电源柜、氢气生成装置、气液分离部件、氢气纯化装置和储氢装置,所述氢气生成装置和所述气液分离部件之间通过第一输送管道连接,所述气液分离部件和所述氢气纯化装置之间通过第二输送管道连接,所述氢气纯化装置和所述储氢装置之间通过第三输送管道连接。
在一些可选的实施例中,所述氢气生成装置为电解槽,所述电解槽内具有电解液。
在一些可选的实施例中,所述气液分离部件包括氢气分离部件和氧气分离部件,所述氢气分离部件和所述氧气分离部件分别与所述氢气生成装置,第一输送管道包括第一分离管道和第二分离管道,所述第一分离管道分别连接所述氢气生成装置和氢气分离部件,所述第二分离管道分别连接所述氢气生成装置和氧气分离部件,所述第一分离管道设置单向阀,所述第二分离管道设置单向阀。
在一些可选的实施例中,所述气液分离部件还包括第一回流管道和第二回流管道,所述气液分离部件的两端分别连接所述氢气分离部件和所述氢气生成装置,所述第二回流管道分别连接所述氧气分离部件和所述电解槽。
在一些可选的实施例中,所述氢气纯化装置为氢气纯化塔,所述氢气纯化塔与所述氢气分离部件之间通过所述第二输送管道连接,所述第二输送管道设置单向阀。
在一些可选的实施例中,所述第三输送管道设置单向阀。
在一些可选的实施例中,所述制氢系统包括氢气纯度监测装置,所述氢气纯度监测装置连接所述第三输送管道和所述氢气纯化装置。
在一些可选的实施例中,所述氢气纯度监测装置包括氢气纯度监测组件、第一起闭阀门、第二起闭阀门、氢气收集部件、第五输送管道和第六输送管道,所述第五输送管道分别连接所述第三输送管道和所述氢气收集部件,所述氢气收集部件和所述氢气纯化装置之间通过第六输送管道连接第五输送管道;所述氢气纯度监测组件设置于所述第三输送管道、位于所述氢气纯化装置和所述第五输送管道与所述第三输送管道相连接位置之间;所述第一起闭阀门设置于第五输送管道;所述第二起闭阀门设置于所述第三输送管道、位于所述储氢装置和所述第五输送管道与所述第三输送管道相连接位置之间。
在一些可选的实施例中,所述氢气纯度监测组件包括微量分析仪和露点分析仪。
在一些可选的实施例中,所述第一起闭阀门为电磁阀。
在一些可选的实施例中,所述第二起闭阀门为电磁阀。
在一些可选的实施例中,所述氢气收集部件为储氢罐,所述储氢装置为储氢罐。
在一些可选的实施例中,还包括流量计、流量控制阀、压力传感器和减压阀,所述储氢装置和所述PEMFC电堆之间通过第九输送管道连接,所述流量计、所述流量控制阀、所述压力传感器和所述减压阀设置于所述第九输送管道。
在一些可选的实施例中,还包括电流变送器,所述电流变送器分别与PEMFC电堆和所述能量储存系统连接。
本发明和现有技术相比具有以下技术效果:
本发明提供了一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,该系统包括发电系统、能量储存系统、制氢系统和PEMFC电堆,发电系统、能量储存系统、制氢系统和PEMFC电堆,能量储存系统与发电系统连接,接收来自发电系统的电力能量,并储存来自发电系统的电力能量;制氢系统与能量储存系统连接,接收来自能量储存系统的能量,且持续生产纯净燃料,制氢系统能够为质子交换膜燃料电池在测试过程中提供符合要求的氢气,PEMFC电堆分别与制氢系统和能量储存系统连接,接收制氢系统的燃料,产生电力能源,并将电力能源传递给所述能量储存系统,能够充分利用质子交换膜燃料电池生产出来的电力,节能减排。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1示出了本发明的一实施例提供的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统的整体结构示意图;
图2示出了本发明的一实施例提供的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统的进一步细化结构示意图;
图3示出了本发明的一实施例提供的氢气纯度监测装置的结构示意图;
图4示出了本发明另一实施例提供的气液分离部件和氢气生成装置的连接结构示意图;
图5示出了本发明的一实施例提供的制氢系统的结构示意图。
其中,图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
1-发电系统;2-能量储存系统;21-电力存储部件;22-储能逆变器;3-制氢系统;31-氢气生成装置;311-氢气分离部件;312-氧气分离部件;32-气液分离部件;314-第一回流管道;315-第二回流管道;321-第一输送管道;3212-第一分离管道;3213-第二分离管道;33-氢气纯化装置;331-第二输送管道;34-储氢装置;341-第三输送管道;35-氢气纯度监测装置;351-微量分析仪;352-露点分析仪;353-第一起闭阀门;354-第二起闭阀门;355-氢气收集部件;356-第五输送管道;357-第六输送管道;37-制氢电源柜;4-PEMFC电堆;41-第九输送管道;5-流量控制阀;6-电流变送器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
目前,电解水制氢系统由于自身节能环保的优点被广泛应用。电解水制氢装置通常是将碱液进行电解后得到氢气和氧气。从电解槽排出的氢气和氧气由于自身携带大量碱雾(可称为气液混合物)需要经过气液分离部件进行气液分离,以除去碱雾。
碱水电解制氢装置是可以将电能转化为氢气的装置,电能转化为氢气的效率随着温度的提高而升高。碱水制氢电解槽的升温能量来源于电解制氢过程中超过热中性电压产生的热量,因此,当碱水电解制氢系统没工作时,系统温度会逐渐降低到常温。尤其在碱水电解制氢系统与光伏、风电能可再生电力匹配时,往往会存在停机的状况,从而造成碱水电解制氢系统冷启动到额定工况需要较长的时间,需要专人操作。
质子交换膜燃料电池包括质子交换膜和电堆,研发人员在测试不同型号的燃料电池时,需要更换不同型号的燃料电池和不同型号的电堆,任意型号的电堆进行一次测试的时间大约三个月,燃料电池在测试的过程中,需要持续为燃料电池供应比较稳定的高纯度的燃料,氢气的消耗量特别大,目前采用瓶装的高纯氢气,造价成本高,且燃料电池生成电能没有有效的消耗途径,造成能源的浪费,不节能,也不符合环保要求。
鉴于此,本发明提供了一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,能够为质子交换膜燃料电池在测试过程中提供符合要求的氢气,且能够充分利用质子交换膜燃料电池生产出来的电力,节能减排。
本发明提供了一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,该系统包括发电系统1,用于生成电能;能量储存系统2,与发电系统1连接,接收来自发电系统1的电能,并储存来自发电系统1的电能;制氢系统3,与能量储存系统2连接,接收来自能量储存系统2的能量,且持续生产纯净燃料;PEMFC电堆4,分别与制氢系统3和能量储存系统2连接,接收制氢系统3的燃料,产生电力能源,并将电力能源传递给能量储存系统2。
具体地,如图1所示,PEMFC为质子交换膜燃料电池。用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,该系统包括发电系统1、能量储存系统2、制氢系统3和PEMFC电堆4,能量储存系统2与发电系统1连接,能量储存系统2接收来自发电系统1的电力能量,并储存来自发电系统1的电力能量;制氢系统3与能量储存系统2连接,制氢系统3接收来自能量储存系统2的能量,且持续生产纯净燃料,可选的,制氢系统3能够为质子交换膜燃料电池在测试过程中提供符合要求的氢气;PEMFC电堆4分别与制氢系统3和能量储存系统2连接,PEMFC电堆4接收制氢系统3的燃料,产生电力能源,并将电力能源传递给能量储存系统2。本发明所提供的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统能够在质子交换膜燃料电池电堆进行测试的过程中提供充分的燃料,且在质子交换膜燃料电池测试过程中生产出来的电力能够充分利用,实现了节能减排。
在一些可选的实施例中,发电系统1为自发电装置,自发电装置用于生成电能。自发电装置是各类发电站中将矿物燃料、核能、水能、风能以及其他能源转换为电能的成套动力设备。按照能源种类,发电动力装置可分为火电动力装置、水电动力装置、核电动力装置以及其他能源发电动力装置。自发电装置能够为制氢系统3提供电能,使得制氢系统3能够源源不断的产生氢气燃料。
在一些可选的实施例中,自发电装置为太阳能发电装置、风力发电装置、水能发电装置和矿物燃料发电装置中的任意一种。自发电装置能够为制氢系统3提供电能,使得制氢系统3能够源源不断的产生氢气燃料。
可选的,自发电装置为光伏发电板,光伏发电板用于接收太阳能,并将太阳能转化为电能。光伏发电板能够为制氢系统3提供电能,使得制氢系统3能够源源不断的产生氢气燃料。光伏发电板利用太阳能发电,节能环保。
在一些可选的实施例中,自发电装置为柴油发电机,柴油发动机消耗化石能源生成电能。柴油发电机可以不用考虑天气原因,可以随时发电,且发电的性能比较稳定。
在一些可选的实施例中,能量储存系统2包括电力存储部件21,电力存储部件21分别与发电系统1和制氢系统3连接,用于接收来发电系统1电力,并进行储存。
具体地,电力存储部件21能够储存来自发电系统1电力,并进行储存,当制氢系统3有需求时,电力存储部件21向制氢系统3输出电能,做到随取随用。
在一些可选的实施例中,能量储存系统2还包括储能逆变器22,储能逆变器22分别与电力存储部件21和制氢系统3连接,储能逆变器22用于将来自电力存储部件21的电流进行转换,输出适于所述制氢系统3实施的电流传递至所述制氢系统3。
具体地,电力存储部件21输出的电流和制氢系统3需要的电流不一致,储能逆变器22能够转换电流的大小,使得电力存储部件21输出的电能和制氢系统3所能使用的电流保持一致。电力存储部件21为蓄电池组。
在一些可选的实施例中,制氢系统3为碱性水电解制氢系统,碱性水电解制氢系统包括氢气生成装置31、气液分离部件32、氢气纯化装置33和储氢装置34,氢气生成装置31和气液分离部件32之间通过第一输送管道321连接,气液分离部件32和氢气纯化装置33之间通过第二输送管道331连接,氢气纯化装置33和储氢装置34之间通过第三输送管道341连接。
具体地,储能逆变器22分别与电力存储部件21和氢气生成装置31连接,电力存储部件21输出的电流和氢气生成装置31需要的电流不一致,储能逆变器22能够转换电流的大小,使得电力存储部件21输出的电能和氢气生成装置31所能使用的电流保持一致。氢气生成装置31生成的气体通过第一输送管道321向气液分离部件32输送,气液分离部件32将氢气生成装置31生成的氢气分离出来,气液分离部件32将分离出的氢气通过第二输送管道331输送至氢气纯化装置33,氢气纯化装置33将纯化后的氢气通过第三输送管道341输送至储氢装置34,由储氢装置34进行保存。
在一些可选的实施例中,氢气生成装置31为电解槽,电解槽内具有电解液。电解液为碱性电解液。
在一些可选的实施例中,气液分离部件32包括氢气分离部件311和氧气分离部件312,第一输送管道321包括第一分离管道3212和第二分离管道3213,第一分离管道3212分别连接氢气生成装置31和氢气分离部件311,第二分离管道3213分别连接氢气生成装置31和氧气分离部件312,第一分离管道3212设置单向阀,第二分离管道3213设置单向阀。
具体地,氢气生成装置31在电解的过程中生成氢气和氧气,氢气分离部件311用于分离氢气,氧气分离部件312用于分离氧气,氧气分离部件312分离出的氧气输送至氧气罐进行储存。第一分离管道3212设置单向阀,即氢气生成装置31中生成的氢气会单向输送至氢气分离部件311中。第二分离管道3213设置单向阀,即氢气生成装置31中生成的氧气会单向输送至氧气分离部件312。
在一些可选的实施例中,气液分离部件32还包括第一回流管道314和第二回流管道315,第一回流管道314的两端分别连接氢气分离部件311和氢气生成装置31,第二回流管道315分别连接氧气分离部件312和氢气生成装置31。
具体地,第一回流管道314和第二回流管道315均分别设置单向阀门,氢气分离部件311中的电解液可以通向氢气生成装置31,氧气分离部件312中的电解液可以通向氢气生成装置31。
在一些可选的实施例中,氢气纯化装置33为氢气纯化塔,氢气纯化塔与氢气分离部件311之间通过第二输送管道331连接,第二输送管道331设置单向阀。
具体地,第二输送管道331设置有单向阀门,氢气分离部件311中的氢气通过第二输送管道331输送至氢气纯化装置33,第二输送管道331设置单向阀,从而使得氢气分离部件311中的氢气能够单向输送至氢气纯化装置33。
在一些可选的实施例中,氢气纯化装置33与储氢装置34之间通过第三输送管道341连接,第三输送管道341设置单向阀。
具体地,当氢气纯化装置33输出符合纯净度要求的氢气后,氢气纯化装置33通过第三输送管道341输送单向至储氢装置34,第三输送管道341设置单向阀,防止氢气逆向输送。
在一些可选的实施例中,制氢系统3包括氢气纯度监测装置35,氢气纯度监测装置35连接第三输送管道341和氢气纯化装置33。
在一些可选的实施例中,氢气纯度监测装置35包括氢气纯度监测组件、第一起闭阀门353、第二起闭阀门354、氢气收集部件355、第五输送管道356和第六输送管道357;第五输送管道356分别连接第三输送管道341和氢气收集部件355,氢气收集部件355和氢气纯化装置33之间通过第六输送管道357连接;氢气纯度监测组件设置于第三输送管道341、位于氢气纯化装置33和第五输送管道356与第三输送管道341相连接位置之间;第一起闭阀门353设置于第五输送管道356;第二起闭阀门354设置于第三输送管道341、位于储氢装置34和第五输送管道356与第三输送管道341相连接位置之间。
具体地,氢气纯化装置33包括脱氧装置和干燥装置,氢气分离部件311与脱氧装置之间通过第二输送管道331连通,脱氧装置和干燥装置通过第四输送管道连通,干燥装置通过第三输送管道341与储氢装置34连通。
在一些可选的实施例中,氢气纯度监测组件包括微量分析仪351和露点分析仪352。
在一些可选的实施例中,第一起闭阀门353为电磁阀。
在一些可选的实施例中,第二起闭阀门354为电磁阀。
在一些可选的实施例中,氢气收集部件355为储氢罐,储氢装置34为储氢罐。
在一些可选的实施例中,还包括流量计、流量控制阀5、压力传感器和减压阀,储氢装置34和PEMFC电堆4之间通过第九输送管道41连接,流量计、流量控制阀5、压力传感器和减压阀设置于第九输送管道41。
具体地,流量控制阀5为气动调节阀。储氢装置34还包括控制器、压力传感器,控制器分别和流量计、流量控制阀5和减压阀通讯连接。流量计用于监测进入燃料电池的氢气量,并将监测到的信息传送到控制器,控制器根据流量计监测到的信息向流量控制阀5发射调大或者调小的指令。压力传感器用于监测第九输送管道41当前氢气的压力,控制器根据压力传感器传送的信息,向流量控制阀5发射调大或者调小的指令。PEMFC电堆4生成的电能通过DC/DC交流器与能量储存系统2连接。储氢装置34向PEMFC燃料电池输送氢气时,控制器判断当前氢气的压力,如果压力超过预设范围,则需要通过减压阀进行减压处理,压力的调整方式为调整储氢罐和PEMFC燃料电池之间的减压阀的设定压力。控制器判断进入燃料电池的氢气量,如果进入燃料电池的氢气量不足或者过大,则需要开启流量控制阀5的开度,使得进入燃料电池的氢气量满足要求。
在一些可选的实施例中,还包括电流变送器6,电流变送器6分别与PEMFC电堆4和能量储存系统2连接。
具体地,确定储氢装置34的氢气储量,储氢装置34设置有压力传感器,压力传感器用于检测储氢装置34的压力。当储氢装置34氢气储量处于预设状态,储氢装置34满额的压力1.6MPa,预设状态下储氢装置34的压力为0.5 MPa,储氢装置34向电力存储部件21和制氢电源柜37发射电信号,电力存储部件21开启工作,同时,电力存储部件21需要给发电系统1和储能逆变器22发射信号,发电系统1开始发电,发电系统1将电能补充至能量电力存储部件21,储能逆变器22将电力存储部件21中的直流电转化为交流电供给与制氢电源柜37。制氢电源柜37供电给制氢系统3,制氢系统3开始制氢,氢气通过气液分离部件32和氢气纯化装置33输送给储氢装置34,氢气纯化装置33和储氢装置34之间设置有氢气纯度监测组件和电磁阀,氢气纯度监测组件包括微量分析仪351和露点分析仪352,当微量分析仪351和露点分析仪352监测氢气的纯度不满足要求,则开启第一起闭阀门353的放空旁路,放空旁路与氢气收集部件355连接,氢气收集部件355与氢气纯化装置33连接,当氢气收集部件355处于满压状态时,将氢气收集部件355内的氢气重新排送至氢气纯化装置33,进行二次纯化,二次纯化之后,再次经过氢气纯度监测组件,如合格,则进入储氢装置34,若不合格,将再次进行纯化,直至氢气满足要求。
在本发明中,术语“多个”则指至少两个或至少两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,包括:
发电系统(1),用于生成电能;
能量储存系统(2),与所述发电系统(1)连接,接收来自所述发电系统(1)的电能,并储存来自所述发电系统(1)的电能;
制氢系统(3),与所述能量储存系统(2)连接,接收来自所述能量储存系统(2)的能量,且持续生产纯净燃料;
PEMFC电堆(4),分别与所述制氢系统(3)和所述能量储存系统(2)连接,接收所述制氢系统(3)的燃料,产生电力能源,并将所述电力能源传递给所述能量储存系统(2)。
2.根据权利要求1所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述发电系统(1)为自发电装置。
3.根据权利要求2所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述自发电装置为光伏发电板,所述光伏发电板用于接收太阳能,并将所述太阳能转化为电能。
4.根据权利要求2所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述自发电装置为柴油发电机,所述柴油发动机消耗化石能源生成电能。
5.根据权利要求1所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述能量储存系统(2)包括电力存储部件(21),所述电力存储部件(21)分别与所述发电系统(1)和所述制氢系统(3)连接,用于接收来自所述发电系统(1)电力,并进行储存。
6.根据权利要求5所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述能量储存系统(2)还包括储能逆变器(22),所述储能逆变器(22)设置在所述电力存储部件(21)与所述制氢系统(3)之间,所述储能逆变器(22)用于将来自所述电力存储部件(21)的电流进行转换,输出适于所述制氢系统(3)实施的电流传递至所述制氢系统(3)。
7.根据权利要求1所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述制氢系统(3)为碱性水电解制氢系统,所述碱性水电解制氢系统包括制氢电源柜(37)、氢气生成装置(31)、气液分离部件(32)、氢气纯化装置(33)和储氢装置(34),所述氢气生成装置(31)和所述气液分离部件(32)之间通过第一输送管道(321)连接,所述气液分离部件(32)和所述氢气纯化装置(33)之间通过第二输送管道(331)连接,所述氢气纯化装置(33)和所述储氢装置(34)之间通过第三输送管道(341)连接。
8.根据权利要求7所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述氢气生成装置(31)为电解槽,所述电解槽内具有电解液。
9.根据权利要求8所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述气液分离部件(32)包括氢气分离部件(311)和氧气分离部件(312),所述第一输送管道(321)包括第一分离管道(3212)和第二分离管道(3213),所述第一分离管道(3212)分别连接所述氢气生成装置(31)和氢气分离部件(311),所述第二分离管道(3213)分别连接所述氢气生成装置(31)和氧气分离部件(312),所述第一分离管道(3212)设置单向阀,所述第二分离管道(3213)设置单向阀。
10.根据权利要求9所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述气液分离部件(32)还包括第一回流管道(314)和第二回流管道(315),第一回流管道(314)的两端分别连接所述氢气分离部件(311)和所述氢气生成装置(31),所述第二回流管道(315)分别连接所述氧气分离部件(312)和所述氢气生成装置(31)。
11.根据权利要求9所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述氢气纯化装置(33)为氢气纯化塔,所述氢气纯化塔与所述氢气分离部件(311)之间通过所述第二输送管道(331)连接,所述第二输送管道(331)设置单向阀。
12.根据权利要求7所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述第三输送管道(341)设置单向阀。
13.根据权利要求12所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述制氢系统(3)还包括氢气纯度监测装置(35),所述氢气纯度监测装置(35)连接所述第三输送管道(341)和所述氢气纯化装置(33)。
14.根据权利要求13所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述氢气纯度监测装置(35)包括氢气纯度监测组件、第一起闭阀门(353)、第二起闭阀门(354)、氢气收集部件(355)、第五输送管道(356)和第六输送管道(357);
所述第五输送管道(356)分别连接所述第三输送管道(341)和所述氢气收集部件(355),所述氢气收集部件(355)和所述氢气纯化装置(33)之间通过第六输送管道(357)连接;
所述氢气纯度监测组件设置于所述第三输送管道(341)、位于所述氢气纯化装置(33)和所述第五输送管道(356)与所述第三输送管道(341)相连接位置之间;
所述第一起闭阀门(353)设置于第五输送管道(356);
所述第二起闭阀门(354)设置于所述第三输送管道(341)、位于所述储氢装置(34)和所述第五输送管道(356)与所述第三输送管道(341)相连接位置之间。
15.根据权利要求14所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述氢气纯度监测组件包括微量分析仪(351)和露点分析仪(352)。
16.根据权利要求14所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述第一起闭阀门(353)为电磁阀。
17.根据权利要求14所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述第二起闭阀门(354)为电磁阀。
18.根据权利要求13所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,所述氢气收集部件(355)为储氢罐,所述储氢装置(34)为储氢罐。
19.根据权利要求13所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,还包括流量计、流量控制阀(5)、压力传感器和减压阀,所述储氢装置(34)和所述PEMFC电堆(4)之间通过第九输送管道(41)连接,所述流量计、所述流量控制阀(5)、所述压力传感器和所述减压阀设置于所述第九输送管道(41)。
20.根据权利要求13所述的用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统,其特征在于,还包括电流变送器(6),所述电流变送器(6)分别与所述PEMFC电堆(4)和所述能量储存系统(2)连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310790846.9A CN116544470A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310790846.9A CN116544470A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116544470A true CN116544470A (zh) | 2023-08-04 |
Family
ID=87447450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310790846.9A Pending CN116544470A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116544470A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117117975A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-11-24 | 北京永氢储能科技有限责任公司 | 一种基于低温余热利用的氢水电联产系统及方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101841277A (zh) * | 2009-03-17 | 2010-09-22 | 无锡尚弗能源科技有限公司 | 可再生能源储能储氢综合发电系统 |
CN104597409A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-06 | 上海新源动力有限公司 | 能够循环电解制氢的燃料电池测试系统 |
CN112510233A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-16 | 国网浙江省电力有限公司衢州供电公司 | 一种家庭用氢储能燃料电池发电系统 |
CN114361519A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 氢华能源技术(武汉)有限公司 | 基于氢能的建筑分布式供能系统 |
CN115312806A (zh) * | 2021-05-06 | 2022-11-08 | 永安行科技股份有限公司 | 一种氢燃料电池测试系统及方法 |
CN115637455A (zh) * | 2021-11-26 | 2023-01-24 | 昆明理工大学 | 一种基于太阳能发电供能的质子交换膜pem电解水制氢系统 |
CN115939469A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-07 | 武汉理工大学 | 一种热电联产的一体式可再生燃料电池系统 |
-
2023
- 2023-06-30 CN CN202310790846.9A patent/CN116544470A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101841277A (zh) * | 2009-03-17 | 2010-09-22 | 无锡尚弗能源科技有限公司 | 可再生能源储能储氢综合发电系统 |
CN104597409A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-06 | 上海新源动力有限公司 | 能够循环电解制氢的燃料电池测试系统 |
CN112510233A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-16 | 国网浙江省电力有限公司衢州供电公司 | 一种家庭用氢储能燃料电池发电系统 |
CN115312806A (zh) * | 2021-05-06 | 2022-11-08 | 永安行科技股份有限公司 | 一种氢燃料电池测试系统及方法 |
CN115637455A (zh) * | 2021-11-26 | 2023-01-24 | 昆明理工大学 | 一种基于太阳能发电供能的质子交换膜pem电解水制氢系统 |
CN114361519A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 氢华能源技术(武汉)有限公司 | 基于氢能的建筑分布式供能系统 |
CN115939469A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-07 | 武汉理工大学 | 一种热电联产的一体式可再生燃料电池系统 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117117975A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-11-24 | 北京永氢储能科技有限责任公司 | 一种基于低温余热利用的氢水电联产系统及方法 |
CN117117975B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-01-16 | 北京永氢储能科技有限责任公司 | 一种基于低温余热利用的氢水电联产系统及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103259031B (zh) | 一种质子交换膜燃料电池启动和停机控制方法 | |
JP5618952B2 (ja) | 再生可能エネルギ貯蔵システム | |
US9028781B2 (en) | Renewable energy storage system | |
CN110690855A (zh) | 一种基于氢储能的新型净零能耗建筑的能源系统 | |
CN113851670B (zh) | 一种基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法 | |
CN114395775A (zh) | 一种闭式清洁能源制氢储能系统 | |
CN102244283A (zh) | 一种膜电解自供氢质子交换膜燃料电池发电系统及其方法 | |
CN116544470A (zh) | 用于质子交换膜燃料电池电堆稳定性测试系统 | |
CN106704815B (zh) | 一种利用可再生能源的自支持加氢站 | |
ES2325848B1 (es) | Sistema de produccion de hidrogeno y de energia electrica a partir de energia fotovoltaica. | |
CN105811443A (zh) | 基于甲醇水重整制氢发电系统的削峰填谷供电系统及方法 | |
CN2914456Y (zh) | 基于燃料电池的备用电源 | |
WO2023238015A1 (zh) | 氢能不断电系统 | |
CN209804809U (zh) | 一种基于固体氢技术的发电站系统 | |
Krumdieck et al. | Solid oxide fuel cell architecture and system design for secure power on an unstable grid | |
CN116111131A (zh) | 集熔融盐蓄换热与rsoc的发电储能一体化系统及工作方法 | |
CN116505042B (zh) | 制氢装置和燃料电池耦合制氢发电系统 | |
CN208585106U (zh) | 带有太阳能发电装置的新能源汽车 | |
KR20210053367A (ko) | 열 및 신재생에너지를 이용한 발전 시스템 | |
CN111564647B (zh) | 一种甲醇水氢燃料电池电源系统及其控制方法 | |
US20230175706A1 (en) | Integrated systems for generating thermal energy and hydrogen | |
US20230322109A1 (en) | Ancillary electric vehicle or fuel cell electric vehicle charging and refueling | |
CN206098555U (zh) | 一体化高层建筑氢能备用电源发电系统 | |
CN116477063A (zh) | 飞机客舱系统的供电架构 | |
CN118157199A (zh) | 一种纯离网式绿电制氢系统及方法 |
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 |