CN208078098U - 一种用于燃料电池中的氢气发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于燃料电池中的氢气发生装置，属于燃料电池技术领域。它解决了现有技术中氢气制备反应不能实现随用随停的问题。本用于燃料电池中的氢气发生装置包括供水槽和反应釜，反应釜内设有用于放置制氢剂的反应器，供水槽通过管道接入反应釜，氢气发生装置还包括气压罐和氢气缓存罐，气压罐通过单向阀与供水槽连通，反应釜通过排气阀与氢气缓存罐连通，管道设置在反应器周围，管道上具有若干朝向反应器的喷嘴。该用于燃料电池中的氢气发生装置结构简单，使用方便，有效解决氢气反应不能即用即停的问题。

Description

一种用于燃料电池中的氢气发生装置

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，特别涉及一种用于燃料电池中的氢气发生装置。

背景技术

燃料电池(Fuel Cel l)是一种使用燃料进行化学反应产生电力的供电装置，最常见的是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池。氢燃料是一种无污染、零排放的清洁新能源，在当今世界，环境污染与能源短缺已成为阻碍经济发展和人类社会进步的首要问题，燃料电池的开发可有效缓解当下全球面临的能源和环境污染危机。而在诸多种类的燃料电池中，质子交换膜燃料电池的能量转化率很高，可以达到70％～80％，并且其还具有在室温快速启动、无电解液流失、寿命长、比功率和比能量高等特点，故其在能源领域具有极大的应用前景。

目前，质子燃料电池的燃料氢气主要采用碳纤维瓶或者钢瓶储存后再使用，存在长期放置过程中氢气泄露现象，使得氢气储存成本极高，且容易发生爆炸等危险，因此，与高压氢瓶和低温液氢等储氢方式相比，实用型移动氢源系统凸显了显著的发展优势。其中，铝基、镁基、硼氢化物等高能活化材料极易在水中发生水解反应并放出氢气，现已有技术将其作为制氢剂为燃料电池提供氢源。

如中国专利一种自带氢气发生装置的高分子氢能燃料电池系统【公告号CN102364740A】公开了如下方案：自带氢气发生装置的高分子氢能燃料电池系统包括氢气发生装置以及高分子氢能燃料电池发电系统，所述的氢气发生装置包括反应釜上盖、外壳、密封垫、内部出气口接头、密封圈、限位压片、螺塞、输气管、压力释放阀、水过滤器、螺旋管、过滤器、球阀、外接氢气接口、调压阀、阻火器、流量计，所述的高分子氢能燃料电池发电系统包括燃料电池、蓄电池组、AC/DC充电器、燃料电池控制器、DC/DC 转换器、分流器、DC/AC逆变器、显示控制器。通过该装置能够简单、快速地制备氢气，水与制氢剂完全混合，氢气产生迅速，燃料供应快速，但是其反应速率和反应启停过程不能得到及时有效控制。

发明内容

本实用新型针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于燃料电池中的氢气发生装置，该用于燃料电池中的氢气发生装置所要解决的技术问题是如何简单方便地控制氢气发生，实现氢气的即用即停。

本实用新型通过下列技术方案来实现：一种用于燃料电池中的氢气发生装置，包括供水槽和反应釜，所述反应釜内设有用于放置制氢剂的反应器，供水槽通过管道接入所述反应釜，其特征在于，所述氢气发生装置还包括气压罐和氢气缓存罐，所述气压罐通过单向阀与所述供水槽连通，所述反应釜通过排气阀与氢气缓存罐连通，所述管道设置在所述反应器周围，所述管道上具有若干朝向反应器的喷嘴。

本用于燃料电池中的氢气发生装置的工作原理如下：通过气压罐对供水槽施压，使供水槽通过管道向反应器喷反应液，从而使反应器内的制氢剂和反应液接触产生化学反应生成氢气，生成的氢气通过排气阀进入氢气缓存罐，为燃料电池发电提供燃料。当不需要发电时，氢气缓存罐内的氢气气压增大，阻止反应釜内的氢气进入氢气缓存罐，这样致使反应釜内气压升高，当反应釜内气压值超过气压罐的气压值时，管道停止向反应器喷反应液，从而使制氢反应停止，实现氢气制备即用即停的自动调节控制功能。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述反应器呈桶状，所述反应器的侧壁为多孔膜。采用桶装反应器可以将制氢剂填充在反应器内，反应液可以从反应器侧壁的多孔膜进入反应器内与制氢剂反应；制氢剂的填充可以采用全填充或者分层填充的方式。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述反应器由上往下的横截面积逐渐减小。当反应釜内反应液较多，其蓄存高度浸没过反应器时，若要停止反应，上宽下窄式的结构可以加速反应液与制氢剂的分离速度，从而加速反应停止。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述反应器内设有热交换器，所述热交换器由上而下竖直插设在所述反应器中或者横向分层设置在所述反应器内。通过设置热交换器，能够根据反映情况进行加热或制冷，由于制氢剂的水解反应为强烈的放热反应，该热交换器主要用于冷却反应器内部过高的温度环境，使反应器内外反应均匀，另外，热交换器还能够在停止产氢时加速冷却，减慢反应速率。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述单向阀和供水槽之间设有气体缓冲腔，所述气体缓冲腔与供水槽相邻一侧设有防水透气膜。气体缓冲腔能够对气压罐内的气体起到缓冲作用，使作用于供水槽的气压更稳定，从而使管道能够稳定喷反应液，制氢过程更稳定；通过设置防水透气膜能够防止在气压罐气压低于反应釜内气压时供水槽内的反应液倒吸。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述反应釜的内侧壁、反应器的表面、热交换器表面和管道的表面均涂覆有耐碱性材料涂层。通过涂覆耐碱性材料涂层有助于防止反应产生的碱液对设备的腐蚀，延长设备使用寿命。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述氢气发生装置还包括废液回收槽，所述废液回收槽上设有接收口，所述反应釜底部设有排液孔，所述排液孔与接收口连通。通过排液孔及时将废液排出到废液回收槽内，便于废液的收集。

在上述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置中，所述废液回收槽内设有液位检测传感器。通过设置液位检测传感器可以检测废液回收槽内的液位，当废液超过一定液位时，液位传感器发出报警以便及时将废液排出。

现有技术相比，本实用新型提供的用于燃料电池中的氢气发生装置具有以下优点：

1、制氢反应稳定可靠，能够实现即用即停；

2、有效缩短反应停止缓冲期，避免产生过量氢气，节省氢气存储空间；

3、及时回收废液，防止废液在管道中扩散引起管道腐蚀。

附图说明

图1是实施例的用于燃料电池中的氢气发生装置的结构示意图。

图中，1、供水槽；2、反应釜；2a、排液孔；3、管道；3a、喷嘴；4、反应器；5、气压罐；6、氢气缓存罐；7、单向阀；8、气体缓冲腔；9、防水透气膜；10、排气阀；11、废液回收槽；11a、接收口；12、液位检测传感器；13、热交换器。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本用于燃料电池中的氢气发生装置包括供水槽 1和反应釜2，反应釜2内设有用于储存制氢剂的反应器4，供水槽1通过管道3接入反应釜2，氢气发生装置还包括气压罐5和氢气缓存罐6，气压罐5通过单向阀7与供水槽1连通，单向阀7 和供水槽1之间设有气体缓冲腔8，气体缓冲腔8与供水槽1相邻一侧设有防水透气膜9。反应釜2通过排气阀10与氢气缓存罐 6连通，排气阀10位于反应釜2一侧设置防水透气膜9防止水蒸气进入氢气缓存罐6，提高氢气纯度。管道3设置在反应器4周围，管道3上具有若干朝向反应器4的喷嘴3a。氢气发生装置还包括废液回收槽11，废液回收槽11上设有接收口11a，反应釜2 底部设有排液孔2a，排液孔2a与接收口11a连通，废液回收槽 11内设有液位检测传感器12。这样能够随时检测废液回收槽11 内的液位，当液位传感器检测到废液超过一定液位时，发出报警信号。

具体的说，反应器4呈桶状，反应器4的侧壁为多孔膜，反应器4由上往下的横截面积逐渐减小。当反应釜2内反应液较多，其蓄存高度浸没过反应器4时，若要停止反应，上宽下窄式的结构可以加速反应液与制氢剂的分离速度，从而加速反应停止。反应器4内设有热交换器13，热交换器13由上而下竖直插设在反应器4中或者横向分层设置在反应器4内。由于制氢剂的水解反应为强烈的放热反应，该热交换器13主要用于冷却反应器4内部过高的温度环境，使反应器4内外反应均匀，另外，热交换器13 还能够在停止产氢时加速冷却，减慢反应速率。

反应釜2的内侧壁、反应器4的表面、热交换器13表面和管道3的表面均涂覆有耐碱性材料涂层，以防止反应产生的碱液对设备的腐蚀，延长设备使用寿命。

本用于燃料电池中的氢气发生装置的工作原理如下：气压罐 5内的其他通过单向阀7进入气体缓冲腔8，然后气体透过防水透气膜9对供水槽1稳定施压，使供水槽1通过管道3稳定的向反应器4喷反应液，反应液通过反应器4侧壁进入反应器4内部与制氢剂接触产生化学反应生成氢气，同时热交换器13对反应温度进行调控，使反应平稳进行。生成的氢气通过排气阀10进入氢气缓存罐6，为燃料电池发电提供燃料。当不需要发电时，氢气缓存罐6内的氢气气压增大，阻止反应釜2内的氢气进入氢气缓存罐6，这样致使反应釜2内气压升高，当反应釜2内气压值超过气压罐5的气压值时，管道3停止向反应器4喷反应液，从而使制氢反应停止，实现氢气制备即用即停的自动调节控制功能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种用于燃料电池中的氢气发生装置，包括供水槽(1)和反应釜(2)，所述反应釜(2)内设有用于放置制氢剂的反应器(4)，供水槽(1)通过管道(3)接入所述反应釜(2)，其特征在于，所述氢气发生装置还包括气压罐(5)和氢气缓存罐(6)，所述气压罐(5)通过单向阀(7)与所述供水槽(1)连通，所述反应釜(2)通过排气阀(10)与氢气缓存罐(6)连通，所述管道(3)设置在所述反应器(4)周围，所述管道(3)上具有若干朝向反应器(4)的喷嘴(3a)。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述反应器(4)呈桶状，所述反应器(4)的侧壁为多孔膜。

3.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述反应器(4)由上往下的横截面积逐渐减小。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述反应器(4)内设有热交换器(13)，所述热交换器(13)由上而下竖直插设在所述反应器(4)中或者横向分层设置在所述反应器(4)内。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述单向阀(7)和供水槽(1)之间设有气体缓冲腔(8)，所述气体缓冲腔(8)与供水槽(1)相邻一侧设有防水透气膜(9)。

6.根据权利要求4所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述反应釜(2)的内侧壁、反应器(4)的表面、热交换器(13)表面和管道(3)的表面均涂覆有耐碱性材料涂层。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述氢气发生装置还包括废液回收槽(11)，所述废液回收槽(11)上设有接收口(11a)，所述反应釜(2)底部设有排液孔(2a)，所述排液孔(2a)与接收口(11a)连通。

8.根据权利要求7所述的一种用于燃料电池中的氢气发生装置，其特征在于，所述废液回收槽(11)内设有液位检测传感器(12)。