CN220731571U - 一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统，涉及摩托车动力系统技术领域，包括：电堆、空压机和固态储氢罐；电堆的空气进口与空压机连接，电堆的空气出口连接固态储氢罐；从电堆流向所固态储氢罐的空气流与从固态储氢罐解析的氢气流之间形成热对流；电堆的氢气进口通过进氢管道与固态储氢罐的氢气出口连接。有益效果是通过设置在电堆和固态储氢罐之间的热对流结构，利用从电堆中排除的空气中的热量加热固态储氢罐，从而加速了固态储氢罐中的氢气的解析，产氢速率得到提高；避免了传统气态储氢瓶的高压力风险，减小了摩托车中的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及摩托车动力系统技术领域，尤其涉及一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统。
背景技术
目前国内燃料电池于摩托车中的应用较少，而且使用的燃料电池的阳极氢气源多采用氢气瓶，采用固态储氢材料且应用于摩托车的燃料电池系统较少。
目前，国内的氢气瓶的压力以35MPag为多,日本等国家甚至采用压力为70MPag的氢气瓶，在摩托车上安装一个如此高压力的气瓶，从摩托车安全性角度考虑，存在一定安全隐患。
但是将固态储氢材料用于供给摩托车上燃料电池的氢源，受限于氢气瓶的产氢速率，使得燃料电池功率不足,从而导致了固态氢燃料电池作为摩托车在动力系统上的应用受到了限制。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统，包括：
电堆、空压机和固态储氢罐；
所述电堆的空气进口与所述空压机连接，所述电堆的空气出口连接所述固态储氢罐；从所述电堆流向所固态储氢罐的空气流与从所述固态储氢罐解析的氢气流之间形成热对流；
所述电堆的氢气进口通过进氢管道与所述固态储氢罐的氢气出口连接。
优选的，还包括比例阀单元和控制器，所述比例阀单元包括安装在所述进氢管道上的比例阀，和安装在所述排氢管道上的排氢阀；所述控制器与所述比例阀单元连接，控制所述比例阀单元的通断。
优选的，所述空压机和所述电堆之间还设有风冷管道，所述风冷管道设有朝向所述电堆外壳的风冷口；所述空压机包括第一空气出口和第二空气出口，所述第一空气出口连接所述电堆的空气进口，所述第二空气出口与所述风冷管道连接。
优选的，所述风冷管道包括至少一个风冷口。
优选的，还包括废热管道，所述废热管道的一端连接所述电堆的空气出口，所述废热管道的另一端设有朝向所述固态储氢罐的废热出口。
优选的，所述废热管道设有至少一个废热出口。
优选的，所述固态储氢罐的罐体外侧布置有空气流路通道，所述空气流路通道的进口连通所述废热管道出口。
优选的，还包括空气过滤器，所述空气过滤器连接在所述空压机的进气端。
优选的，还包括电机，所述电堆的电能输出端连接所述电机。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)采用固态储氢罐作为电堆的氢气气源，通过设置在电堆和固态储氢罐之间的热对流结构，利用从电堆中排除的空气中的热量加热固态储氢罐，从而加速了固态储氢罐中的氢气的解析，产氢速率得到提高，产氢量更多，提升燃料电池电堆的输出功率，能够满足摩托车电机需要的电能，不需要与其他电池共同供能。
2)采用固态储氢罐避免了传统气态储氢瓶的高压力风险，减小了摩托车中的安全隐患。
附图说明
图1为本实用新型的较佳的实施例中，一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型并不限定于该实施方式，只要符合本实用新型的主旨，则其他实施方式也可以属于本实用新型的范畴。
本实用新型的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统，如图1所示，包括：
电堆1，电堆1的空气进口通过空压机2连接空气过滤器3，电堆1的电能输出端连接摩托车的电机4；
排氢管道5，排氢管道5与电堆1的排氢口连接；
固态储氢罐6，固态储氢罐6的氢气出口通过进氢管道7连接电堆1的氢气进口。为了加速固态储氢罐6中的氢气的产出速率，加速固态储氢罐6和电堆1之间还设有热对流结构，以充分利用从电堆中排除的空气废弃中的热量以对固态储氢罐6进行加热以提供里面的氢气的产出速率，从而满足摩托车对燃料电池产出功率的需求。热对流结构包括从所述电堆1流向所固态储氢罐6的空气流和从所述固态储氢罐6解析的氢气流。控制器8，连接电堆1和空压机2，控制这两个设备的运行。
具体的，本实施中，在摩托车中使用了一种利用固态储氢罐向电堆提供氢气的燃料电池系统，采用固态储氢罐6作为电堆1的氢气气源，固态储氢罐相较于传统的气态供氢方法产氢速率更高，有助于提升燃料电池电堆1的输出功率，能够满足摩托车电机4需要的电能，不需要与其他电池共同供能；同时还避免了传统气态储氢瓶的高压力风险，减小了摩托车中的安全隐患。
控制器8控制电堆1向摩托车的电机4供电的技术为现有方式，其中一种实现方式可以为：在测试标定阶段得到标准速度和标准输出功率对照表，在驾驶过程中根据实时速度在标准速度和标准输出功率对照表匹配得到实时输出功率，控制电堆1按照实时输出功率向摩托车的电机4供电，满足摩托车驾驶过程中的电能需求。
本实用新型的较佳的实施例中，还设有比例阀单元，包括比例阀71和排氢阀51。如图1所示，进氢管道7上安装有比例阀71，连接控制器8；排氢管道5上设有排氢阀51，连接控制器8。
具体的，本实施例中，在进氢管道7上设置的比例阀71连接控制器8，调整比例阀71的开启角度以调节进氢管道中7的氢气速率，向电堆1提供稳定的、达标的氢气气源。
具体的，本实施例中，以氢气和空气作为气源的燃料电池电堆产电后会产生水，需要和未使用的氢气和废气一起排出，控制器8控制排氢阀51排氢为现有技术，其中的一种实现方式可以为：在测试标定阶段中得到标准输出功率和标准排氢对照表，根据电堆1的实时输出功率在标准输出功率和标准排氢对照表中匹配得到对应的排氢间隔(例如a秒)和排氢时长(例如b秒)，控制器8控制排氢阀51每过a秒进行一次排氢，每次排氢b秒，以将废气、废水排出。
具体的，本实施例中，如图1所示，空压机2分为两个空气出口，分别是第一空气出口21和第二空气出口22，第一空气出口21连接电堆1用于提供空气气源。第二空气出口22连接风冷管道10的一端，风冷管道10的另一端设有朝向电堆外壳的风冷口11，为电堆1进行降温，用于防止电堆温度过高产生安全隐患影响输出功率。
具体的，本实施例中，随着电堆1的输出功率增加，需要的空气气源和电堆1的温度也对应增加，则需要空压机2提供更多的空气；空压机2提高的空气一部分用于对电堆1的外壳降温，另一部分用于向电堆1提供空气气源；控制器8控制空压机2向电堆1提供空气为现有技术，其中一种实现方式可以为：在测试标定阶段得到标准输出功率和标准空压机功率对照表，根据实时输出功率于预设的标准输出功率和标准空压机功率对照表中匹配得到对应的实时空压机输出功率，按照实时空压机输出功率控制空压机2输出空气。
本实用新型的较佳的实施例中，如图1所示，风冷管道10的另一端包括至少一个风冷口11。
具体的，本实施例中，为了进一步提供对电堆1的外壳的散热效果，风冷口11可设置为多个，以增加散热面。
本实用新型的较佳的实施例中，如图1所示，还包括废热管道12，废热管道12的一端连接电堆1的空气出口，废热管道12的另一端设有朝向固态储氢罐的废热出口13。
具体的，本实施例中，所述固态储氢罐6的罐体外侧布置有空气流路通道，所述空气流路通道的进口连通所述废热管道12出口。
电堆1产电产生废水的同时也会产生大量的高温废气，使用废热管道12连接电堆1的空气出口，将废气吹向固态储氢罐6的外壳，固态储氢罐6的产氢速度受温度的影响，温度提高，产氢速率也会提高，从而将电堆1的废气利用。
本实用新型的较佳的实施例中，如图1所示，废热管道12的另一端设有至少一个废热出口13。
具体的，本实施例中，设置多个废热出口13，增加固态储氢罐6的受热面，从而进一步提高固态储氢罐6的产氢速率。
具体的，本实施例中，空气流路通道可以为设置在固态储氢罐6外层的附加壳体，该附加壳体与固态储氢罐6外壁之间所形成的腔体构成了热空气流的流动空腔，壳体上设置了对应于废热出口13的多个进口以及冷却后的空气流的排气口。或者，环绕固态储氢罐6设置的多个空气流路通道，空气流路通道紧贴固态储氢罐6的外壁设置，每个空气流路通道包括一个进气口和一个排气口，进气口与废热出口13连通。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于摩托车的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，包括：
电堆、空压机和固态储氢罐；
所述电堆的空气进口与所述空压机连接，所述电堆的空气出口连接所述固态储氢罐；从所述电堆流向所固态储氢罐的空气流与从所述固态储氢罐解析的氢气流之间形成热对流；
所述电堆的氢气进口通过进氢管道与所述固态储氢罐的氢气出口连接。
2.根据权利要求1所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，还包括比例阀单元和控制器，所述比例阀单元包括安装在所述进氢管道上的比例阀，和安装在排氢管道上的排氢阀；所述控制器与所述比例阀单元连接，控制所述比例阀单元的通断。
3.根据权利要求1所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，所述空压机和所述电堆之间还设有风冷管道，所述风冷管道设有朝向所述电堆外壳的风冷口；所述空压机包括第一空气出口和第二空气出口，所述第一空气出口连接所述电堆的空气进口，所述第二空气出口与所述风冷管道连接。
4.根据权利要求3所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，所述风冷管道包括至少一个风冷口。
5.根据权利要求1所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，还包括废热管道，所述废热管道的一端连接所述电堆的空气出口，所述废热管道的另一端设有朝向所述固态储氢罐的废热出口。
6.根据权利要求5所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，所述废热管道设有至少一个废热出口。
7.根据权利要求5所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，所述固态储氢罐的罐体外侧布置有空气流路通道，所述空气流路通道的进口连通所述废热管道出口。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，还包括空气过滤器，所述空气过滤器连接在所述空压机的进气端。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的固态储氢燃料电池系统，其特征在于，还包括电机，所述电堆的电能输出端连接所述电机。
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