CN214428660U - 一种自防爆型燃料电池发电模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自防爆型燃料电池发电模块，柜体内部分成区域一和区域二，区域一内安装有燃料电池电堆，区域二内分别设置有氢气模块、空气模块、冷却水模块、通风模块和控制器模块，集成端板上设置有通风进口、气体互锁阀以及接头，区域一和区域二侧壁设置有通风出口和泄爆阀，通风出口设置有氢气浓度传感器和声光报警器，本实用新型通过将燃料电池发电模块内部空间采取分区设计和置换通风，避免了局部聚积氢气浓度较高引发爆炸的隐患，通过氢气浓度传感器、声光报警器、气体互锁阀、控制器模块之间通信，实现了对柜体内部氢气泄露过程中风险程度监测和报警，从而有效提高了燃料电池发电模块的自防爆性能。

Description

一种自防爆型燃料电池发电模块

技术领域

本实用新型属于船用燃料电池领域，具体涉及一种自防爆型燃料电池发电模块。

背景技术

相比柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等传统船舶动力装置，燃料电池动力系统因具有能量密度高、振动噪声低、零排放环境友好等优势，被视为未来绿色船舶的理想动力装备，具有广阔市场应用前景。

燃料电池发电模块是燃料电池动力系统的核心设备，直接关系到燃料电池动力系统船舶工程应用的高效性、稳定性和安全性。不同于车用工况环境，船舶用燃料电池发电模块通常安装于相对密闭船舶舱室，且船舶运行远离陆地，载客多，一旦发生爆炸情况，人员逃生困难，这对船用燃料电池发电模块的防爆设计提出更加苛刻要求。

科研人员通过科研项目研发过程技术创新，形成一系列的相关专利技术成果，如专利“一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆系统（申请号201910372076.X）”、“一种新能源汽车用氢燃料电池防爆防护舱（申请号201821744296.8）”和“一种氢燃料电池车防爆防燃装置（申请号201820589360.3）”等。然而，现有技术是针对燃料电池车的应用，其燃料电池发电模块处于敞开环境，不同于船用燃料电池发电模块处于相对密闭船舶舱室环境。此外，现有技术能够在一定程度上能够被借鉴和用于提高船用燃料电池发电模块的自防爆性能，但仍存在明显不足：相比氢气循环泵和供氢管路，燃料电池电堆的氢气泄漏率更高，因此现有技术将燃料电池电堆与空气模块、氢气模块、冷却水模块、控制器模块集成封装在同一空间箱体结构内，在一定程度上增大氢气发生爆炸的隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种自防爆型燃料电池发电模块，该模块内部通过采用分区设计和通风置换，有效提高了燃料电池发电模块的自防爆性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自防爆型燃料电池发电模块，包括密闭腔体结构的柜体以及设置在柜体侧面的集成端板，所述的柜体内部由水平隔板分成区域一和区域二，区域一内安装有燃料电池电堆，区域二内分别分别设置有氢气模块、空气模块、冷却水模块、通风模块和控制器模块，集成端板上设置有分别与区域一和区域二连通的通风进口，所述的通风进口设置风压传感器，集成端板上还设置有与氢气模块进口连接的气体互锁阀以及分别连接燃料电池电堆和氢气模块、空气模块、冷却水模块配合使用的接头，区域一和区域二上与集成端板相对的侧壁分别设置有通风出口和泄爆阀，所述的通风出口设置有与通风模块出口连接的氢气浓度传感器和声光报警器，所述的气体互锁阀、氢气浓度传感器和声光报警器与控制器模块之间通信连接。

所述的一种自防爆型燃料电池发电模块，其通风模块通过设计均匀分布的送气管和收气管连接通风进口和通风出口。

所述的一种自防爆型燃料电池发电模块，其通风进口和通风出口通风类型为采用负压通风。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型根据泄漏率、涉氢环境危险程度和置换通风，将燃料电池发电模块内部空间采取分区和通风设计，避免了局部聚积氢气浓度较高引发爆炸的隐患，有效提高了燃料电池发电模块的自防爆性能。

本实用新型通过氢气浓度传感器、声光报警器、气体互锁阀、控制器模块之间通信实现了对柜体内部氢气泄露过程中风险程度监测和报警，进一步提高了燃料电池发电模块的自防爆性能。

本实用新型通用性好、安全可靠、操作方便、模块化程度高、扩展性强，具有极高的推广价值和巨大应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

各附图标记为：1—集成端板，2—通风进口，3—风压传感器，4—气体互锁阀，5—通风出口，6—泄爆阀，7—氢气浓度传感器，8—声光报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明，实施例如下。

如图1所示，本实用新型公开了一种自防爆型燃料电池发电模块，包括密闭腔体结构的柜体以及设置在柜体侧面的集成端板1，柜体设计足够强度，内部分为两个区域，由水平隔板分成区域一和区域二，区域一内安装有燃料电池电堆，区域二内分别分别设置有氢气模块、空气模块、冷却水模块、通风模块和控制器模块，集成端板1上设置有与区域一连通的通风进口2和与区域二连通的通风进口2，所述的两个通风进口2均设置风压传感器3，集成端板1上还设置有与氢气模块进口连接的气体互锁阀4，集成端板1上集成有与接燃料电池电堆和氢气模块、空气模块、冷却水模块配合使用的接头，区域一上与集成端板1相对的侧壁设置有通风出口5和泄爆阀6，区域二上与集成端板1相对的侧壁设置有通风出口5和泄爆阀6，所述的通风出口5设置有与通风模块出口连接的氢气浓度传感器7和声光报警器8，所述的气体互锁阀4、氢气浓度传感器7和声光报警器8与控制器模块之间通信连接，用于对柜体内部氢气泄露过程中风险程度监测和报警，当氢气浓度值达到设定低阈值，则通过控制器模块控制声光报警器8输出一级报警信号，当氢气浓度值达到设定高阈值，通过控制器模块控制声光报警器8输出二级报警信号的同时，控制气体互锁阀4切断氢气源。

进一步，所述的通风模块通过设计均匀分布的送气管和收气管连接通风进口2和通风出口5，由于通风送气管和通风收气管均匀分布在柜体内部，保证柜体内部区域均能被吹扫到，不留死角，避免局部聚积氢气浓度较高引发爆炸。

进一步，所述的通风进口2和通风出口5通风类型为采用负压通风。

本实用新型氢气模块内部的管路连接采用无缝焊接，泄爆阀6用于抵受极限情况爆炸冲击力，降低对周边设备及工作人员的伤害。

工作时，燃料电池发电模块启动前，先启动负压通风装置，当模块通风出口5氢气浓度值低于设定低阈值时启动模块；燃料电池发电模块工作过程中，当氢气浓度值达到设定低阈值时，控制器模块控制声光报警器8输出一级报警信号，提醒工作人员及时检修；燃料电池发电模块工作过程中，当氢气浓度值达到设定高阈值时，控制器模块控制声光报警器8输出二级报警信号的同时，控制气体互锁阀4切断氢气源，直到氢气浓度值低于设定低阈值时，工作人员入场检修。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种自防爆型燃料电池发电模块，其特征在于：包括密闭腔体结构的柜体以及设置在柜体侧面的集成端板（1），所述的柜体内部由水平隔板分成区域一和区域二，区域一内安装有燃料电池电堆，区域二内分别分别设置有氢气模块、空气模块、冷却水模块、通风模块和控制器模块，集成端板（1）上设置有分别与区域一和区域二连通的通风进口（2），所述的通风进口（2）设置风压传感器（3），集成端板（1）上还设置有与氢气模块进口连接的气体互锁阀（4）以及分别连接燃料电池电堆和氢气模块、空气模块、冷却水模块的接头，区域一和区域二上与集成端板（1）相对的侧壁分别设置有通风出口（5）和泄爆阀（6），所述的通风出口（5）设置有与通风模块出口连接的氢气浓度传感器（7）和声光报警器（8），所述的气体互锁阀（4）、氢气浓度传感器（7）和声光报警器（8）与控制器模块之间通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种自防爆型燃料电池发电模块，其特征在于，所述的通风模块通过均匀分布的送气管和收气管连接通风进口（2）和通风出口（5）。

3.根据权利要求1所述的一种自防爆型燃料电池发电模块，其特征在于，所述的通风进口（2）和通风出口（5）采用负压通风。

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