CN212725392U - 一种氢能燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢能燃料电池系统，包括水箱、电动送水机构、加热器、反应器和氢燃料电池装置，水箱具有进水口、空气出口和出水口，电动送水机构和加热器均具有进水口和出水口，反应器具有进水口和氢气出口，氢燃料电池装置具有氢气入口、空气入口和尾气排放口；水箱的出水口与电动送水机构的进水口连通，电动送水机构的出水口与加热器的进水口连通，加热器的出水口与反应器的进水口连通，反应器的氢气出口与氢燃料电池装置的氢气入口连通，氢燃料电池装置的尾气排放口与水箱的进水口连通；反应器内用以盛装储氢物质，水箱内用以装水。如此使得水箱内的初始储水量以满足反应器连续产氢反应2‑30min即可，从而减少氢能燃料电池系统的重量。
Description
技术领域
本实用新型属于氢燃料电池领域，尤其涉及一种氢能燃料电池系统。
背景技术
氢燃料电池电源使用氢气为燃料，经由燃料电池转化成电能。氢气常见储存于氢气瓶,但有体积大且笨重的问题，故有使用化学储氢材料现场产氢来给燃料电池发电的方法。化学储氢材料作为氢气来源的燃料,提供氢气给燃料电池发电，其能提高化学储氢材料的储氢密度。
氢化镁(MgH2)是一个已知的化学储氢材料,可与水反应产生氢气,并放出大量的热,化学反应方程式如式(1)。硼氢化钠(NaBH4)也是一个已知的化学储氢材料,可与水反应产生氢气,并放出大量的热,化学反应方程式如式(2)。氢燃料电池利用氢气和氧气结合发电,反应方程式如式(3)。从式(1)和式(2),得出1摩尔水可与化学储氢材料反应生成2摩尔氢气；从式(3)，2摩尔氢气经过氢燃料电池发电可生成2摩尔水。
MgH2+H2O→MgO2+2H2，ΔH＝-268kJ/mol-MgH2 式(1)
NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2，ΔH＝-300kJ/mol-NaBH4 式(2)
2H2+O2→2H2O 式(3)
现有的氢能燃料电池系统水箱中需储存大量的水来供反应器的需求，从而导致整个氢能燃料电池系统笨重。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，且可对氢燃料电池装置反应所产生的水回收再利用，如此在初始状态下水箱内可盛装少量水启动反应器发生产氢反应即可。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种氢能燃料电池系统，包括水箱、电动送水机构、加热器、反应器和氢燃料电池装置，所述水箱具有进水口、空气出口和出水口，所述电动送水机构和加热器均具有进水口和出水口，所述反应器具有进水口和氢气出口，所述氢燃料电池装置具有氢气入口、空气入口和尾气排放口；
所述水箱的出水口与所述电动送水机构的进水口连通，所述电动送水机构的出水口与所述加热器的进水口连通，所述加热器的出水口与所述反应器的进水口连通，或所述水箱的出水口与所述加热器的进水口连通，所述加热器的出水口与所述电动送水机构的进水口连通，所述电动送水机构的出水口与所述反应器的进水口连通；
所述反应器的氢气出口与所述氢燃料电池装置的氢气入口连通，所述氢燃料电池装置的尾气排放口与所述水箱的进水口连通；
所述反应器内用以盛装储氢物质，所述储氢物质用以与水反应生成氢气，所述水箱内用以装水。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得氢燃料电池装置反应所产生的水蒸汽和未反应的空气的混合物排放至水箱中，如此将反应后所产生的水进行回收利用，如此水箱在初始状态下仅需盛装少量水来启动反应器的产氢反应即可(优选的水箱内的初始储水量以满足反应器连续产氢反应2-30min即可)，从而减少氢能燃料电池系统的重量。
上述技术方案中还包括鼓风机构，所述鼓风机构具有进气口和出气口，所述鼓风机构的出气口与所述氢燃料电池装置的空气入口连通，或所述鼓风机构的进气口与所述氢燃料电池装置的尾气排放口连通，所述鼓风机构的出气口与所述水箱的进水口连通。
上述技术方案的有益效果在于：如此可使得进入氢燃料电池装置内的空气足量，以满足氢燃料电池装置内的氢气充分的燃烧。
上述技术方案中所述鼓风机构为风机。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且风量供应稳定。
上述技术方案中所述电动送水机构为水泵或蠕动泵。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且水量供应稳定。
上述技术方案中所述水箱的空气出口处设有透气阻水膜，所述透气阻水膜用以避免水经所述水箱的空气出口排出。
上述技术方案的有益效果在于：如此可避免水箱内的水经空气出口排出，充分的使得进入水箱内的水与气体分离。
上述技术方案中所述水箱内设有透气阻水膜，所述透气阻水膜将所述水箱内部分隔成两个腔室，所述水箱的进水口和出水口与其中一个所述腔室内部连通，所述水箱的空气出口与另一个所述腔室内部连通。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且能充分将排入到水箱内的水截留，而将排入到水箱内的气体排出。
上述技术方案中所述水箱内间隔设有两张透气阻水膜，两张所述透气阻水膜将所述水箱内部分割成三个腔室，所述水箱的进水口和出水口均与位于两张透气阻水膜之间的腔室连通，所述水箱上的空气出口设有两个，且两个所述空气出口分别与余下两个所述腔室内部连通。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得进入到水箱内的气体能更迅速的排出。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述的氢能燃料电池系统的结构简图；
图2为本实用新型实施例所述的氢能燃料电池系统的另一结构简图；
图3为本实用新型实施例所述的水箱的结构简图；
图4为本实用新型实施例所述的水箱的另一结构简图；
图5为本实用新型实施例所述的水箱的另一结构简图。
图中：1水箱、11透气阻水膜、12软管、13浮球、2电动送水机构、3加热器、4反应器、5氢燃料电池装置、6鼓风机构。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种氢能燃料电池系统，包括水箱1、电动送水机构2、加热器3、反应器4和氢燃料电池装置5，所述水箱1具有进水口、空气出口和出水口，所述电动送水机构2和加热器3均具有进水口和出水口，所述反应器4具有进水口和氢气出口，所述氢燃料电池装置5具有氢气入口、空气入口和尾气排放口；
所述水箱1的出水口与所述电动送水机构2的进水口连通，所述电动送水机构2的出水口与所述加热器3的进水口连通，所述加热器3的出水口与所述反应器4的进水口连通，或所述水箱1的出水口与所述加热器3的进水口连通，所述加热器3的出水口与所述电动送水机构2的进水口连通，所述电动送水机构2的出水口与所述反应器4的进水口连通；
所述反应器4的氢气出口与所述氢燃料电池装置5的氢气入口连通，所述氢燃料电池装置5的尾气排放口与所述水箱1的进水口连通；
所述反应器4内用以盛装储氢物质，所述储氢物质用以与水反应生成氢气，所述水箱1内用以装水，其中，反应器内用以通入水使得水与储氢物质反应生成氢气，如此使得氢燃料电池装置反应所产生的水蒸汽和未反应的空气的混合物排放至水箱中，如此将反应后所产生的水进行回收利用，如此水箱在初始状态下仅需盛装少量水来启动反应器的产氢反应即可(优选的水箱内的初始储水量以满足反应器连续产氢反应2-30min即可)，从而减少氢能燃料电池系统的重量。
所述储氢物质为氢化镁、硼氢化钠或二者的混合物,或是氢化镁和硼氢化钠在反应器内呈上下层分布(如氢化镁层位于硼氢化钠层的下方)或是内外层分布(如氢化镁层的外围包裹有一层硼氢化钠层)。
上述技术方案中还包括鼓风机构6，所述鼓风机构6具有进气口和出气口，所述鼓风机构6的出气口与所述氢燃料电池装置5的空气入口连通，或所述鼓风机构6的进气口与所述氢燃料电池装置5的尾气排放口连通，所述鼓风机构6的出气口与所述水箱1的进水口连通。
上述技术方案的有益效果在于：如此可使得进入氢燃料电池装置内的空气足量，以满足氢燃料电池装置内的氢气充分的燃烧。
上述技术方案中所述鼓风机构6为风机，其结构简单，且风量供应稳定。
上述技术方案中所述电动送水机构2为水泵或蠕动泵，其结构简单，且水量供应稳定。
如图3所示，上述技术方案中所述水箱1的空气出口处设有透气阻水膜11，所述透气阻水膜11用以避免水经所述水箱1的空气出口排出，如此可避免水箱内的水经空气出口排出，充分的使得进入水箱内的水与气体分离。
实施例2
如图4所示，同实施例1，其区别在于，上述技术方案中所述水箱1内设有透气阻水膜11，所述透气阻水膜11将所述水箱1内部分隔成两个腔室，所述水箱1的进水口和出水口与其中一个所述腔室内部连通，所述水箱1的空气出口与另一个所述腔室内部连通，其结构简单，且能充分将排入到水箱内的水截留，而将排入到水箱内的气体排出。
实施例3
如图5所示，同实施例1，其区别在于，上述技术方案中所述水箱1内间隔设有两张透气阻水膜11，两张所述透气阻水膜11将所述水箱1内部分割成三个腔室，所述水箱1的进水口和出水口均与位于两张透气阻水膜11之间的腔室连通，所述水箱1上的空气出口设有两个，且两个所述空气出口分别与余下两个所述腔室内部连通，如此使得进入到水箱内的气体能更迅速的排出。
上述实施例1-3中，优选的，所述水箱出水口位于所述水箱内的一端还连接有一根软管，所述软管的另一端(进水端)固定有浮球，其中，所述浮球用以使所述软管的进水端始终浸没在水面下(其中，柔性管的长度需满足其进水端能到达水箱内部或出水口所对应的腔室内的任意位置，且所述软管为耐弯折管，如此可避免柔性管弯折而出现断流的)，通过设置软管和浮球，使得软管的进水端始终处于水面下，从而避免产氢装置因倾斜或倒立而出现电动输液装置停止供水影响反应器持续反应产生氢气，具体的，浮球靠近软管进水端端部的位置密度大，如此使得浮球浮在水面，且其密度大的位置始终浸没在水中。
优选的，所述透气阻水膜优选的为PTFE多孔膜。
其中，所述氢燃料电池装置还具有氢气泄压口(用以在氢燃料电池装置内氢气压强过大时进行过压保护)，其属于现有技术，在此不作介绍。
该氢能燃料电池系统的反应器内储氢物质反应完后，可更换新的反应器或置换原反应器内的储氢物质，以便持续产生氢气。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氢能燃料电池系统，其特征在于，包括水箱(1)、电动送水机构(2)、加热器(3)、反应器(4)和氢燃料电池装置(5)，所述水箱(1)具有进水口、空气出口和出水口，所述电动送水机构(2)和加热器(3)均具有进水口和出水口，所述反应器(4)具有进水口和氢气出口，所述氢燃料电池装置(5)具有氢气入口、空气入口和尾气排放口；
所述水箱(1)的出水口与所述电动送水机构(2)的进水口连通，所述电动送水机构(2)的出水口与所述加热器(3)的进水口连通，所述加热器(3)的出水口与所述反应器(4)的进水口连通，或所述水箱(1)的出水口与所述加热器(3)的进水口连通，所述加热器(3)的出水口与所述电动送水机构(2)的进水口连通，所述电动送水机构(2)的出水口与所述反应器(4)的进水口连通；
所述反应器(4)的氢气出口与所述氢燃料电池装置(5)的氢气入口连通，所述氢燃料电池装置(5)的尾气排放口与所述水箱(1)的进水口连通；
所述反应器(4)内用以盛装储氢物质，所述储氢物质用以与水反应生成氢气，所述水箱(1)内用以装水。
2.根据权利要求1所述的氢能燃料电池系统，其特征在于，还包括鼓风机构(6)，所述鼓风机构(6)具有进气口和出气口，所述鼓风机构(6)的出气口与所述氢燃料电池装置(5)的空气入口连通，或所述鼓风机构(6)的进气口与所述氢燃料电池装置(5)的尾气排放口连通，所述鼓风机构(6)的出气口与所述水箱(1)的进水口连通。
3.根据权利要求2所述的氢能燃料电池系统，其特征在于，所述鼓风机构(6)为风机。
4.根据权利要求1所述的氢能燃料电池系统，其特征在于，所述电动送水机构(2)为水泵或蠕动泵。
5.根据权利要求1-4任一项所述的氢能燃料电池系统，其特征在于，所述水箱(1)的空气出口处设有透气阻水膜(11)，所述透气阻水膜(11)用以避免水经所述水箱(1)的空气出口排出。
6.根据权利要求1-4任一项所述的氢能燃料电池系统，其特征在于，所述水箱(1)内设有透气阻水膜(11)，所述透气阻水膜(11)将所述水箱(1)内部分隔成两个腔室，所述水箱(1)的进水口和出水口与其中一个所述腔室内部连通，所述水箱(1)的空气出口与另一个所述腔室内部连通。
7.根据权利要求1-4任一项所述的氢能燃料电池系统，其特征在于，所述水箱(1)内间隔设有两张透气阻水膜(11)，两张所述透气阻水膜(11)将所述水箱(1)内部分割成三个腔室，所述水箱(1)的进水口和出水口均与位于两张透气阻水膜(11)之间的腔室连通，所述水箱(1)上的空气出口设有两个，且两个所述空气出口分别与余下两个所述腔室内部连通。
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