CN203932213U - 一种燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池，燃料电池包括反应池，其特征在于，燃料电池还包括散热机构、氢气供应与管理机构、以及氧气供应与管理机构，其中，散热机构包括水泵、储水箱与散热器，水泵、储水箱与散热器之间有水管连接；氢气供应与管理机构包括氢气瓶与氢气尾气除湿器，氢气瓶连接至反应池的氢气入口，氢气尾气除湿器并联在反应池的氢气入口与氢气出口两端；氧气供应与管理机构包括氧气瓶与氧气尾气除湿器，氧气瓶连接至反应池的氧气入口，氧气尾气除湿器并联在反应池的氧气入口与氧气出口两端。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保节能技术领域，特别地，涉及一种燃料电池。
背景技术
现有的质子交换膜燃料电池采用燃料氢和压缩空气为反应气原料，在电池内部氢气与空气中的氧气通过电化学反应将气体中的化学能转化成电能实现对外发电。因燃料电池发电功率密度随反应气体氢气、氧气压力的增大而增大，不论采用高压空气瓶还是空气压缩机提供空气，氢-空燃料电池都存在功率密度小、系统庞大、发电效率低、成本高的问题。而且采用空气为反应气体时，因阴极对氧气浓度的要求，其化学计量比较大(＞2)，导致电池内部水流失严重，由此导致必须设计反应空气外加湿结构，进一步使燃料电池结构复杂化。
针对现有技术中系统过于繁冗、功率密度小、发电效率低、发电成本高的问题，目前尚未找到有效的解决方案。
实用新型内容
针对现有技术中系统过于繁冗、功率密度小、发电效率低、发电成本高的问题，本实用新型的目的在于提出一种燃料电池，能够提高同等压力下的氧气浓度，进而降低设备耐压需求、简化系统、提高发电效率、降低发电成本。
基于上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
根据本实用新型的一个方面，提供了一种燃料电池，包括反应池。
根据本实用新型提供的燃料电池还包括散热机构、氢气供应与管理机构、以及氧气供应与管理机构，其中，散热机构包括水泵、储水箱与散热器，水泵、储水箱与散热器之间有水管连接；氢气供应与管理机构包括氢气瓶与氢气尾气除湿器，氢气瓶连接至反应池的氢气入口，氢气尾气除湿器并联在反应池的氢气入口与氢气出口两端；氧气供应与管理机构包括氧气瓶与氧气尾气除湿器，氧气瓶连接至反应池的氧气入口，氧气尾气除湿器并联在反应池的氧气入口与氧气出口两端。
其中，反应池的氢气入口与氢气出口之间有阳极板，氧气入口与氧气出口之间有阴极板，阳极板与阴极板均为金属板或石墨板，且浸泡于同一电解液中，电解液中有一质子交换膜，两极板之间任何电解液内的物质交换均需经过该质子交换膜。
其中，氢气瓶瓶口处、氧气瓶瓶口处、氢气尾气除湿器的排水口处、氧气尾气除湿器的排水口处均有电磁阀，可通过调整电磁阀控制氢气瓶和氧气瓶的供给、氢气尾气除湿器和氧气尾气除湿器的排水速度。
其中，散热器上有一温度控制仪，温度控制仪根据散热器中水的温度调整散热器的散热功率；氢气尾气除湿器的排水口处有一时间继电器，时间继电器根据计时情况调整氢气尾气除湿器排水口处的电磁阀，以排除液态水；氧气尾气除湿器的排水口处有一时间继电器，时间继电器根据计时情况调整氧气尾气除湿器排水口处的电磁阀，以排除液态水。
并且，燃料电池还包括直流整流电路，直流整流电路将输出的电能调整为电压稳定的直流电，并以此为温度控制仪、时间继电器、电磁阀、风扇、水泵等元器件供电。
从上面所述可以看出，本实用新型提供的技术方案通过使用纯氧气替代压缩空气为燃料电池反应池的阴极供气的技术手段，提高同等压力下的氧气浓度，使得阴极供气不再需要额外的空气压缩机，进而降低了设备耐压需求、简化了系统结构、提高了发电效率、降低了发电成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本实用新型实施例的燃料电池的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种燃料电池，包括反应池1。
如图1所示，根据本实用新型提供的燃料电池还包括散热机构、氢气供应与管理机构、以及氧气供应与管理机构，其中，散热机构包括水泵10、储水箱11与散热器12，各组件之间通过管子连接；氢气供应与管理机构包括氢气瓶2与氢气尾气除湿器4，氢气瓶2连接至反应池1的氢气入口，氢气尾气除湿器4并联在反应池1的氢气入口与氢气出口两端；氧气供应与管理机构，氧气循环机构包括氧气瓶6与氧气尾气除湿器8，氧气瓶6连接至反应池1的氧气入口，氧气尾气除湿器8并联在反应池1的氧气入口与氧气出口两端。
图1所示出的3个循环，包含一个水循环与两个气体循环。水循环即散热机构，通过使用比热容较大的液体冷却剂——如水——作为散热介质，能高效地传出反应池内部生成的热，并通过散热器将其排出，维持反应池内的温度恒定保持在燃料电池正常工作的范围内。两个气体循环为氢气与氧气循环机构，气体流经过反应池后不会一次性全部参与反应耗尽，会有剩余纯净气体夹杂水蒸气排出。尤其是现有技术中阴极燃料气采用压缩空气，其中非反应气体较多，必须排出，在此过程中会同时排出大量氧气与水蒸气，造成物质损失。本实用新型由于使用了纯净氢气与氧气作为燃料气体，可通过上述的循环结构充分利用气体资源，完全避免排气产生的水蒸气与氧气损失。
其中，反应池1的氢气入口与氢气出口之间有阳极板(未示出)，氧气入口与氧气出口之间有阴极板(未示出)，阳极板与阴极板均为金属板或石墨板，且浸泡于同一电解液中，电解液中有一质子交换膜(未示出)，两极板之间任何电解液内的物质交换均需经过该质子交换膜。
其中，氢气瓶2瓶口处、氧气瓶6瓶口处、氢气尾气除湿器4的排水口处、氧气尾气除湿器8的排水口处均设有电磁阀3、5、7、9，可通过调整这四个电磁阀控制氢气瓶2、氧气瓶6的开关与氢气尾气除湿器4、氧气尾气除湿器8的排水速度。氢气尾气除湿器、氧气尾气除湿器用于将反应气体维持在最适宜的湿度，并通过调整电磁阀7、9控制反应气体的湿度，并将多余的水排出。
其中，散热器上有一温度控制仪13，温度控制仪13根据散热器12中水的温度调整散热器12的散热功率；氢气尾气除湿器4的排水口处有一时间继电器14，时间继电器14根据计时情况调整氢气尾气除湿器4排水口处的电磁阀5，以排除液态水；氧气尾气除湿器8的排水口处有一时间继电器15，时间继电器15根据计时情况调整氧气尾气除湿器8排水口处的电磁阀9，以排除液态水。
并且，燃料电池还包括直流整流电路(未示出)，直流整流电路将输出的电能调整为电压稳定的直流电，并以此为温度控制仪、时间继电器、电磁阀、散热器、水泵等电器件供电。直流整流电路包括放大电路(未示出)，放大电路可按外接设备的电压需求调整直流电的电压。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过使用纯氧气替代压缩空气为燃料电池反应池的阴极供气的技术手段，提高同等压力下的氧气浓度，使得阴极供气不再需要额外的空气压缩机及与其匹配的外加湿设备，进而简化了系统结构、提高了发电效率、降低了发电成本；另一方面，采用了气体循环系统的架构，有效避免了燃料气体与水蒸气的排放，进而降低了燃料气体与水蒸气的流失，提高了有效物质利用率，进一步提高了发电效率、降低了发电成本。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种燃料电池，所述燃料电池包括反应池，其特征在于，所述燃料电池还包括散热机构、氢气供应与管理机构、以及氧气供应与管理机构，其中，所述散热机构包括水泵、储水箱与散热器，所述水泵、储水箱与散热器之间有水管道连接；所述氢气供应与管理机构包括氢气瓶与氢气尾气除湿器，所述氢气瓶连接至反应池的氢气入口，所述氢气尾气除湿器并联在反应池的氢气入口与氢气出口两端；所述氧气供应与管理机构包括氧气瓶与氧气尾气除湿器，所述氧气瓶连接至反应池的氧气入口，所述氧气尾气除湿器并联在反应池的氧气入口与氧气出口两端。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于，所述反应池的氢气入口与氢气出口之间有阳极板，氧气入口与氧气出口之间有阴极板，所述阳极板与阴极板均为金属板或石墨板，且浸泡于同一电解液中，所述电解液中有一质子交换膜，所述两极板之间任何电解液内的物质交换均需经过该质子交换膜。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于，所述氢气瓶瓶口处、所述氧气瓶瓶口处、所述氢气尾气除湿器的排水口处、所述氧气尾气除湿器的排水口处均有电磁阀，可通过调整电磁阀控制氢气瓶、氧气瓶的开关与氢气尾气除湿器、氧气尾气除湿器的排水速度。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于，所述散热器上有一温度控制仪，所述温度控制仪根据散热器中水的温度调整散热器的散热功率；所述氢气尾气除湿器的排水口处有一时间继电器，所述时间继电器根据计时情况调整氢气尾气除湿器排水口处的电磁阀，以排除液态水；所述氧气尾气除湿器的排水口处有一时间继电器，所述时间继电器根据计时情况调整氧气尾气除湿器排水口处的电磁阀，以排除液态水。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括直流整流电路，所述直流整流电路将输出的电能调整为电压稳定的直流电，并以此为所述温度控制仪、所述时间继电器、所述电磁阀等电器件供电。
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| CN114335630A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 山东国创燃料电池技术创新中心有限公司 | 一种燃料电池热电联供控制方法及系统 |
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2014
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Cited By (2)
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