CN204216144U - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种燃料电池系统，包括氢罐、氢气混合装置、冷却系统、热能转换器、水箱、质子膜过滤器、空气压缩机、阳极、电堆和阴极，所述阳极、电堆和阴极顺次平行设置；氢罐出口与氢气混合装置入口连接，所述氢气混合装置出口与阳极入口连接，所述阳极出口与氢气混合装置入口连接；所述空气压缩机出口与质子膜过滤器入口连接，所述质子膜过滤器出口与阴极入口连接，所述阴极出口与热能转换器入口连接，所述热能转换器出口与水箱入口连接，所述水箱出口与质子膜过滤器入口连接；所述电堆出口与冷却系统热媒入口连接，所述冷却系统热媒出口与电堆入口连接。本实用新型燃料电池系统结构简单、合理、紧凑，提高了原料的利用率，降低了运行成本。

Description

燃料电池系统
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术，尤其涉及一种燃料电池系统。
背景技术
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。
燃料电池涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。
总的来说，燃料电池具有以下特点：能量转化效率高；它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45％～60％，而火力发电和核电的效率大约在30％～40％。安装地点灵活；燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电站，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。负荷响应快，运行质量高；燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率。
现有燃料电池原料利用率低，易对环境产生污染，且造成生产成本高等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对上述现有燃料电池原料利用率低的问题，提出一种燃料电池系统，以实现结构简单、合理、紧凑，提高了原料的利用率，运行成本低廉。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种燃料电池系统，包括氢罐、氢气混合装置、冷却系统、热能转换器、水箱、质子膜过滤器、空气压缩机、阳极、电堆和阴极，所述阳极、电堆和阴极顺次平行设置；
所述氢罐出口与氢气混合装置入口连接，所述氢气混合装置出口与阳极入口连接，所述阳极出口与氢气混合装置入口连接；
所述空气压缩机出口与质子膜过滤器入口连接，所述质子膜过滤器出口与阴极入口连接，所述阴极出口与热能转换器入口连接，所述热能转换器出口与水箱入口连接，所述水箱出口与质子膜过滤器入口连接；
所述电堆出口与冷却系统热媒入口连接，所述冷却系统热媒出口与电堆入口连接。
所述热能转换器采用专利名称为热能转换器，专利申请号为201020256638.9的专利中所公开的热能转换器。
进一步地，所述阳极出口和氢气混合装置入口间还设置有泵，用于回氢。
进一步地，所述热能转换器还设置有第二出口，所述第二出口与背压阀连接。
进一步地，所述冷却系统为空冷。
本实用新型燃料电池系统结构简单、合理、紧凑，与现有技术相比较具有以下优点：
1、所述阳极未完全反应的氢气可以返回氢气混合装置进行混合，再次进入阳极，大大节省了氢气的用量，降低了燃料电池的运行成本；
2、所述自阴极流出的物料经热能转换器冷却后，冷凝水可返回质子膜过滤器加湿空气，减少了水的利用率。
3、本实用新型采用的冷却系统为风冷，相比水冷系统，克服了对冷却水的依赖，使燃料电池便于移动，风冷的设置同样减小了燃料电池体积。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池系统的结构示意图。
其中：1-氢气混合装置；2-泵；3-冷却系统；4-热能转换器；5-背压阀；6-水箱；7-质子膜过滤器；8-空气压缩机。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型进一步说明：
本实施例公开了一种能应用于车辆的燃料电池系统，该燃料电池系统是整车动力的能量来源部分。如图1所示，燃料电池系统包括氢罐、氢气混合装置1、冷却系统3、热能转换器4、水箱6、质子膜过滤器7、空气压缩机8、阳极、电堆和阴极，所述阳极、电堆和阴极顺次平行设置；
所述氢罐出口与氢气混合装置1入口连接，所述氢气混合装置1出口与阳极入口连接，所述阳极出口与氢气混合装置1入口连接；所述阳极出口和氢气混合装置1间还设置有泵2，用于回氢。
所述空气压缩机8出口与质子膜过滤器7入口连接，所述质子膜过滤器7出口与阴极入口连接，所述阴极出口与热能转换器4入口连接，所述热能转换器4出口与水箱6入口连接，所述水箱6出口与质子膜过滤器7入口连接；所述热能转换器4还设置有第二出口，所述第二出口与背压阀5连接。
所述电堆出口与冷却系统热媒入口连接，所述冷却系统热媒出口与电堆入口连接。所述冷却系统为空冷。
本实施例中燃料电池系统运行时所述氢气压力略高于空气压力。
本实用新型燃料电池系统的燃料—电能转换效率在60％～80％。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括氢罐、氢气混合装置、冷却系统、热能转换器、水箱、质子膜过滤器、空气压缩机、阳极、电堆和阴极，所述阳极、电堆和阴极顺次平行设置；
所述氢罐出口与氢气混合装置入口连接，所述氢气混合装置出口与阳极入口连接，所述阳极出口与氢气混合装置入口连接；
所述空气压缩机出口与质子膜过滤器入口连接，所述质子膜过滤器出口与阴极入口连接，所述阴极出口与热能转换器入口连接，所述热能转换器出口与水箱入口连接，所述水箱出口与质子膜过滤器入口连接；
所述电堆出口与冷却系统热媒入口连接，所述冷却系统热媒出口与电堆入口连接。
2.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，所述阳极出口和氢气混合装置入口间还设置有泵。
3.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，所述热能转换器还设置有第二出口，所述第二出口与背压阀连接。
4.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，所述冷却系统为空冷。
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