CN209929411U - 一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统 - Google Patents
一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，包括：氢气缓存罐，开设有第一进口、第二进口及第一出口；与氢气缓存罐并联式连通有MgH2反应室、光能制氢室以及氢燃料电池，所述制氢装置从左至右依次设有放氧复合Co‑OEC层、ITO层、至少一层无定型硅太阳能电池层、不锈钢层以及合金层。根据本实用新型，解决系统对储氢罐的要求、储氢罐的大小和重量对系统的影响、无常温常压下高压储氢罐存在的危险性。MgH2反应室和氢燃料电池增加了氢气缓存罐，避免了由于储氢罐中氢气的压力较高，直接输出给燃料电池，造成燃料电池内部压力波动，使燃料电池不能稳定运行的情况，从而使整个系统能稳定运行，太阳能制氢也辅助提供氢气的供给，能够使用于更大供电场所。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电系统技术领域，特别涉及一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统。
背景技术
随着油气资源的日益匮乏以及人们日益增长的能源需求及日益严峻的环境问题，发展、使用高效、清洁、可持续使用的能源成为21世纪人类面临的首要问题。氢气作为一种清洁、安全、高效、可再生的能源，是人类摆脱对“三大能源”依赖的最经济、最有效的替代能源之一，最为节能的能源为太阳能，在制氢方面研究可以利用太阳能来直接促使水制成氢气，这样制作能源与产生能皆为可再生能源，不用人工再制造成本。
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。虽然不同类型的燃料电池的电极反应各有不同，但都是由阴极、阳极、电解质这几个基本单元构成，其工作原理是一致的。
但是现在的燃料电池发电存在一定的问题，其一，现有的燃料电池所用的的原料不可再生或者需要成本制造，有的原料的反应效率慢导致所产电跟不上所需用电量。其二，现现有的燃料电池大多对温度或者工作环境有要求，大多数不能在常温常压的情况下进行，都需要必定的一定要求。
有鉴于此，实有必要开发一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，用以解决上述问题。
实用新型内容
1、针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的目的是提供一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，决了系统对储氢罐的要求、储氢罐的大小和重量对系统的影响、无常温常压下高压储氢罐存在的危险性。在MgH2 反应室和氢燃料电池增加了氢气缓存罐，避免了由于储氢罐中氢气的压力较高，直接输出给燃料电池，造成燃料电池内部压力波动，从而使燃料电池不能稳定运行的情况，从而使整个系统能稳定运行，太阳能制氢也辅助提供氢气的供给，能够使用于更大供电场所，为了实现根据本实用新型的上述目的和其他优点，提供了一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，包括：
氢气缓存罐，开设有第一进口、第二进口及第一出口；与氢气缓存罐并联式连通有MgH2反应室、光能制氢室以及氢燃料电池，
其中，光能制氢室包括溶液槽、制氢装置以及第二出口，所述第二出口连通于所述第二进口，所述制氢装置从左至右依次设有放氧复合Co-OEC层、 ITO层、至少一层无定型硅太阳能电池层、不锈钢层以及合金层。
优选的，MgH2反应室连通于所述第一进口，MgH2反应室与氢气缓存罐之间设有第一级减压阀。
优选的，氢气缓存罐与氢燃料电池之间设有第二级减压阀。
优选的，包括控制系统，控制系统并联有MgH2反应室、光能制氢室及用电设备。
优选的，不锈钢层一侧表面贴附于至少一层无定型硅太阳能电池层，不锈钢层另一侧表面贴附于合金层。
优选的，放氧复合Co-OEC层靠近至少一层无定型硅太阳能电池层的一侧表面贴附有导电玻璃。
优选的，合金层为NiMoZn合金层。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：解决了系统对储氢罐的要求、储氢罐的大小和重量对系统的影响、无常温常压下高压储氢罐存在的危险性。在MgH2反应室和氢燃料电池增加了氢气缓存罐，避免了由于储氢罐中氢气的压力较高，直接输出给燃料电池，造成燃料电池内部压力波动，从而使燃料电池不能稳定运行的情况，从而使整个系统能稳定运行，太阳能制氢也辅助提供氢气的供给，能够使用于更大供电场所。
附图说明
图1为根据本实用新型的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统的原理流程框图；
图2为根据本实用新型的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统的太阳能制氢装置结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，本实用新型的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
参照图1-2，基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，包括：
氢气缓存罐2，开设有第一进口、第二进口及第一出口；与氢气缓存罐2 并联式连通有MgH2反应室1、光能制氢室4以及氢燃料电池3，
其中，光能制氢室4包括溶液槽、制氢装置以及第二出口，所述第二出口连通于所述第二进口，所述制氢装置从左至右依次设有放氧复合Co-OEC 层41、ITO层42、至少一层无定型硅太阳能电池层45、不锈钢层43以及合金层44。
使用专用的氢化装置(氢化炉)在高温高压环境下使镁(Mg)与氢其发生反应获得固态储氢物MgH2。使用MgH2作为燃料电池燃料源，与水反应生成H2，在MgH2反应室1和燃料电池之间增加氢气缓存罐2，将生成的氢气通过减压阀暂存到氢气缓存罐2中，再通过二级减压阀将氢气输入到燃料电池中进行反应。
进一步的，MgH2反应室1连通于所述第一进口，MgH2反应室1与氢气缓存罐2之间设有第一级减压阀，因为MgH2反应室1得到的氢气在高压的情况下产生，所以产生的氢气压力高，通过所述第一级减压阀降低产生氢气的压力，再存储到氢气缓存罐2中。
进一步的，氢气缓存罐2与氢燃料电池3之间设有第二级减压阀，氢气缓存罐2与氢燃料电池3之间设的所述第二级减压阀进一步的降低从氢气缓存罐2中出来的氢气，再一步的稳定氢气的压强，使其到氢燃料电池中的压力平稳正常，不会造成燃料电池内部压力的波动，使燃料电池能够稳定的运行。
进一步的，包括控制系统5，控制系统5并联有MgH2反应室1、光能制氢室4及用电设备，控制系统5接收分析所连接的设备的信息，可以智能的调控MgH2反应室1中氢气反应的速度，使得氢气能够正常的提供，也不会浪费产生氢气，使得氢气缓存罐2装满，根据用电设备需求量，来合理的调控。
进一步的，不锈钢层43一侧表面贴附于至少一层无定型硅太阳能电池层 45，不锈钢层43另一侧表面贴附于合金层44。
进一步的，放氧复合Co-OEC层41靠近至少一层无定型硅太阳能电池层 45的一侧表面贴附有导电玻璃，导电玻璃可以保护至少一层无定型硅太阳能电池层45不被氧化。
放氧复合Co-OEC层41具有抗腐蚀作用的自修复功能及长久稳定性，能温和的自然条件下发挥功能，且在淡水河海水中的效率几乎相同的，所以使得阳极材料可以选择廉价的金属。
进一步的，合金层44为NiMoZn合金层，所述NiMoZn合金合成的方法简单而且所用的金属材料便宜，可以大大节约成本，所述NiMoZn合金具有很大比表面积，还原电子的能力就强，产生氢气的速度就快。
当把太阳能制氢装置放入水溶液(1mol/L的硼酸钾溶液)中，并置于阳光下(放氧复合Co-OEC层41面光照面)，至少一层无定型硅太阳能电池层45 将电子和空穴分离产生1.8V的电压，传递到Co-OEC的空穴将水分解为O2和质子H+，而传递到NiMoZn上的电子将质子还原为H2，Co-OEC分解水的效率可以达到60％。
本申请中的氢气缓存罐2可以串联多个，在有太阳的情况下可以促使太阳能制氢装置高效的产生氢气并存入氢气缓存罐2中，已提供高峰期用电，燃料电池所需的氢气足够，可以满足大型供电设备，更加适用于在夏天情况下对电量大幅度需求的时期。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，包括：
氢气缓存罐(2)，开设有第一进口、第二进口及第一出口；与氢气缓存罐(2)并联式连通有MgH2反应室(1)、光能制氢室(4)以及氢燃料电池(3)，
其中，光能制氢室(4)包括溶液槽、制氢装置以及第二出口，所述第二出口连通于所述第二进口，所述制氢装置从左至右依次设有放氧复合Co-OEC层(41)、ITO层(42)、至少一层无定型硅太阳能电池层(45)、不锈钢层(43)以及合金层(44)。
2.如权利要求1所述的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，MgH2反应室(1)连通于所述第一进口，MgH2反应室(1)与氢气缓存罐(2)之间设有第一级减压阀。
3.如权利要求1所述的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，氢气缓存罐(2)与氢燃料电池(3)之间设有第二级减压阀。
4.如权利要求1所述的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，包括控制系统(5)，控制系统(5)并联有MgH2反应室(1)、光能制氢室(4)及用电设备。
5.如权利要求1所述的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，不锈钢层(43)一侧表面贴附于至少一层无定型硅太阳能电池层(45)，不锈钢层(43)另一侧表面贴附于合金层(44)。
6.如权利要求1所述的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，放氧复合Co-OEC层(41)靠近至少一层无定型硅太阳能电池层(45)的一侧表面贴附有导电玻璃。
7.如权利要求1所述的基于固体氢技术的燃料电池的发电系统，其特征在于，合金层(44)为NiMoZn合金层。
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