專利名稱：一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
:本實用新型涉及燃料電池汽車技術領域，更具體地說涉及一種采用太陽能供電制氫和NaBH4水解制氫供燃料電池的汽車系統(tǒng)。
技術背景:目前，人們研究的為燃料電池供氫的方式主要有物理法和化學法兩大類。物理法有:高壓鋼瓶儲存供給法，低溫液化氫法，玻璃微球儲存，活性炭吸附儲存氧化鐵吸附儲存等?；瘜W法主要有:金屬氫化物儲存，有機液態(tài)氫化物儲存，無機物儲存等。一般燃料電池汽車供氫均是直接將氫存儲到汽車內(nèi)的儲氫裝置中運行，用完后需要充氣，非常不便，而有些太陽能汽車其通過太陽能直接供電，太陽能供電的弊端也就是當光線不足或者溫度過高時會降低太陽能制電的效率，影響使用，使汽車動力提供不足
實用新型內(nèi)容
:本實用 新型的目的就是針對現(xiàn)有技術之不足，而提供一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，它采用太陽能制氫和NaBH4水解發(fā)生氫氣這兩套系統(tǒng)為汽車的燃料電池提供氫氣，保證汽車隨時隨地正常運行，同時，NaBH 4水解發(fā)生氫氣其方法安全，制氫純度高。
本實用新型的技術解決措施如下:一種太陽能燃 料電池汽車系統(tǒng)，包括燃料電池供電的汽車，汽車上安裝有太陽能供電制氫系統(tǒng)和燃料電池供氫系統(tǒng)；所述太陽能供電制氫系統(tǒng)結構為，電解槽的陽極和陰極分別接在太陽能電池板的正負極上，需電解的純水通過水泵由儲水箱處抽至靠近電解槽的陽極的電解水流道中進行電解制氫，陽極和陰極貼在質(zhì)子交換膜上，電解槽的陰極側的供氫通道與氣水分離器的進口相連通，氣水分離器的出氣口與氫氣儲罐的進氣口相連通，氣水分離器的出水口與儲水箱的進水口相連通，氫氣儲罐的出氣口與氫氣壓縮機的進氣口相連通，氫氣壓縮機的出氣口與儲氫鋼瓶相連通，儲氫鋼瓶的出氣口與燃料電池進氣口相連通，儲氫鋼瓶的出氣口上裝有閥門；所述燃料電池供氫系統(tǒng)結構為，儲液罐內(nèi)儲存有濃度15 30%的NaBO4溶液，儲液罐內(nèi)固定有冷熱交換器；儲液罐的出液管一端與輸液泵的進液口，輸液泵的出液口與連接管的一端相連通，連接管的另一端伸入反應罐中，水冷管一端與冷熱交換器的進水口相連通、另一端與水泵的出水管相連通，水液回流管一端與冷熱交換器的出水口相連通、另一端與儲水箱進水口相連通，水冷管一部分在反應罐內(nèi)；反應罐內(nèi)放置有催化劑架，反應罐上設有加試劑口，催化劑放置在催化劑架上，NaBH4試劑罐通過連接泵將NaBH4試劑抽到加試劑口進入反應罐中，反應罐與冷熱交換器蒸汽管道通接，冷熱交換器的出氣口管道通接凈化器，凈化器的出氣口通接燃料電池進氣口。所述太陽能供電制氫系統(tǒng)的太陽能電池板固定在汽車的車頂上。所述燃料電池供氫系統(tǒng)和除太陽能電池板外的太陽能供電制氫系統(tǒng)的其他部件均設置在汽車內(nèi)部。冷熱交換器與凈化器通接管道上安裝有一級冷凝分離器和二級冷凝分離器，一級冷凝分離器的出氣口通接二級冷凝分離器的進氣口，二級冷凝分離器的出氣口通接凈化器進氣口。所述陽極和陰極為具有催化作用的多孔鉬材料制成；所述電解槽為聚合物電解槽。所述催化劑為在泡沫鎳片上粘接固定有Co-B粉和紙漿沫的混合物。本實用新型的有益效果在于:1、它采用太陽能制氫和NaBH4水解發(fā)生氫氣這兩套系統(tǒng)為汽車的燃料電池提供氫氣，保證汽車正常運行，同時，NaBH4水解發(fā)生氫氣其方法安全，制氫純度高，可隨時制氫。2、硼氫化鈉溶液在pH值大于11的堿性溶液中，性能穩(wěn)定不會釋氫，只有在特定觸媒劑的作用下才會釋出氫，NaBH4溶液通過加入穩(wěn)定劑與抑制劑后呈隋性狀態(tài)，因此可高度保證使用時的安全性和可靠性。3、燃料電池的NaBH4水解制氫產(chǎn)生的熱量通過冷熱交換器的水冷管降溫，同時，水冷管將熱量帶到了儲液罐中，使儲液罐內(nèi)的溫度恒定，提高反應速度。4、催化劑為在泡沫鎳片上粘接固定有Co-B粉和紙漿沫的混合物，此催化劑使用完后可以回收再利用，降低成本。

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以下結合附圖對本實用 新型做進一步的說明:圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的燃料電池供氫系統(tǒng)的原理圖；圖3為本實用新型的太陽能電池板安裝在汽車上的結構示意圖；圖4為催化劑的結構示意圖。
具體實施方式
:以下所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不因此而限定本實用新型的保護范圍。實施例:見圖1至圖4所示，一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，包括燃料電池供電的汽車10，汽車10上安裝有太陽能供電制氫系統(tǒng)100和燃料電池供氫系統(tǒng)200 ；所述太陽能供電制氫系統(tǒng)100結構為，電解槽12的陽極121和陰極122分別接在太陽能電池板11的正負極上，需電解的純水通過水泵13由儲水箱14處抽至靠近電解槽12的陽極121的電解水流道15中進行電解制氫，陽極121和陰極122貼在質(zhì)子交換膜16上，電解槽12的陰極122側的供氫通道17與氣水分離器18的進口相連通，氣水分離器18的出氣口與氫氣儲罐19的進氣口相連通，氣水分離器18的出水口與儲水箱14的進水口相連通，氫氣儲罐19的出氣口與氫氣壓縮機20的進氣口相連通，氫氣壓縮機20的出氣口與儲氫鋼瓶21相連通，儲氫鋼瓶21的出氣口與燃料電池8進氣口相連通，儲氫鋼瓶21的出氣口上裝有閥門211 ；所述燃料電池供氫系統(tǒng)200結構為，儲液罐I內(nèi)儲存有濃度15 30%的NaBO4溶液，儲液罐I內(nèi)固定有冷熱交換器5 ;儲液罐I的出液管一端與輸液泵2的進液口，輸液泵2的出液口與連接管111的一端相連通，連接管111的另一端伸入反應罐3中，水冷管51 —端與冷熱交換器5的進水口相連通、另一端與水泵13的出水管相連通，水液回流管52 —端與冷熱交換器5的出水口相連通、另一端與儲水箱14進水口相連通，水冷管51 —部分在反應罐3內(nèi)；反應罐3內(nèi)放置有催化劑架31，反應罐3上設有加試劑口 32，催化劑33放置在催化劑架31上，NaBH4試劑罐9通過連接泵91將NaBH4試劑抽到加試劑口 32進入反應罐3中，反應罐3與冷熱交換器5蒸汽管道通接，冷熱交換器5的出氣口管道通接凈化器4，凈化器4的出氣口通接燃料電池8進氣口。所述太陽能供電制氫系統(tǒng)100的太陽能電池板11固定在汽車10的車頂上。所述燃料電池供氫系統(tǒng)200和除太陽能電池板11外的太陽能供電制氫系統(tǒng)100的其他部件均設置在汽車10內(nèi)部。冷熱交換器5與凈化器4通接管道上安裝有一級冷凝分離器6和二級冷凝分離器7，一級冷凝分離器6的出氣口通接二級冷凝分離器7的進氣口，二級冷凝分離器7的出氣口通接凈化器4進氣口。所述陽極121和陰極122為具有催化作用的多孔鉬材料制成；所述電解槽12為聚
合物電解槽。所述催化劑33為在泡沫鎳片101上粘接固定有Co-B粉和紙漿沫的混合物102。燃料電池供氫系統(tǒng)200中所有部件及反應罐其最高工作溫度< 110°C采用鈦合金，其余結構 材料采用聚碳酸脂和ABS型塑料合金等。各接口部件要用316不銹鋼材料。實際生產(chǎn)中，除正常運行啟動外，根據(jù)給定的供氫量和供氫壓力控制系統(tǒng)運行，用傳感器將各個電磁閥，可變量泵，氫氣流量，壓力，溫度，濕度，液位等輸入和輸出點的數(shù)值進行運算，并進行實時調(diào)節(jié)與協(xié)調(diào)控制，調(diào)整各受控點的狀態(tài)，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，使系統(tǒng)運行在給定值范圍內(nèi)，并對氫源系統(tǒng)進行故障自診斷和安全預警，及報警?；蜃詣忧袛嘞到y(tǒng)工作。立即停止切斷氫氣與燃料電池供氫管道。工作原理:太陽能電池板11產(chǎn)生的電流接通電解槽12的陽極121和陰極122中，儲水箱14中的水液在陽極121電解，產(chǎn)生氧氣、氫離子和電子，氧氣通過靠近電解槽12的陽極121處的出氣口排出，氫離子以水合的形式透過質(zhì)子交換膜16到達陰極122，產(chǎn)生氫氣，然后進入氫氣儲罐19，再從氫氣儲罐19進入氫氣壓縮機20，進過壓縮后進入儲氫鋼瓶21，儲氫鋼瓶21的出氣口與燃料電池8相連直接給燃料電池8供氫，其中儲氫鋼瓶21的閥門211和靠近電解槽12的陽極121的電解水流道15的水液控制閥151控制水流和氫氣的供給。燃料電池供氫系統(tǒng)200中，通過輸液泵2將儲液罐I中的NaBO4溶液抽到反應罐3中，并通過控制連接泵91將NaBH4試劑抽到加試劑口 32進入反應罐3中并通過催化劑33進行反應產(chǎn)生反應罐3中產(chǎn)生氫氣和水蒸汽進入冷熱交換器5進行熱交換后，再經(jīng)過一級冷凝分離器6和二級冷凝分離器7冷凝分離出水后，氫氣進入凈化器4，經(jīng)凈化器4將氣液分離后的氫氣進一步凈化，除去含有的雜質(zhì)、金屬、非金屬離子和鹽達到工業(yè)純氫99.99%標準后供氫燃料電池8。反應時，反應罐3中生成氫氣時產(chǎn)生熱能，由于水冷管51 —部分在反應罐3中，這個熱能被冷熱交換器5的水冷管51吸收，控制反應罐3中溫度為恒溫，儲液罐I被冷熱交換器5中熱能控制在恒溫；冷熱交換器5中的循環(huán)冷卻水是通過水泵13將儲水箱14中的水液通過水冷管51進入冷熱交換器5中，再從冷熱交換器5的出水口流回儲水箱14中；氣水分離器18中的水也通過管 道流回儲水箱14中。
權利要求1.一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，其特征在于:包括燃料電池供電的汽車(10)，汽車(10)上安裝有太陽能供電制氫系統(tǒng)(100)和燃料電池供氫系統(tǒng)(200)； 所述太陽能供電制氫系統(tǒng)(100)結構為，電解槽(12)的陽極(121)和陰極(122)分別接在太陽能電池板(11)的正負極上，需電解的純水通過水泵(13)由儲水箱(14)處抽至靠近電解槽(12)的陽極(121)的電解水流道(15)中進行電解制氫，陽極(121)和陰極(122)貼在質(zhì)子交換膜(16)上，電解槽(12)的陰極(122)側的供氫通道(17)與氣水分離器(18)的進口相連通，氣水分離器(18)的出氣口與氫氣儲罐(19)的進氣口相連通，氣水分離器(18)的出水口與儲水箱(14)的進水口相連通，氫氣儲罐(19)的出氣口與氫氣壓縮機(20)的進氣口相連通，氫氣壓縮機(20)的出氣口與儲氫鋼瓶(21)相連通，儲氫鋼瓶(21)的出氣口與燃料電池(8)進氣口相連通，儲氫鋼瓶(21)的出氣口上裝有閥門(211)； 所述燃料電池供氫系統(tǒng)(200)結構為，儲液罐(I)內(nèi)儲存有濃度15 30%的NaBO4溶液，儲液罐(I)內(nèi)固定有冷熱交換器(5);儲液罐(I)的出液管一端與輸液泵(2)的進液口，輸液泵(2)的出液口與連接管(111)的一端相連通，連接管(111)的另一端伸入反應罐(3)中，水冷管(51)—端與冷熱交換器(5)的進水口相連通、另一端與水泵(13)的出水管相連通，水液回流管(52) —端與冷熱交換器(5)的出水口相連通、另一端與儲水箱(14)進水口相連通，水冷管(51) —部分在反應罐(3)內(nèi)；反應罐(3)內(nèi)放置有催化劑架(31)，反應罐(3 )上設有加試劑口( 32 )，催化劑(33 )放置在催化劑架(31)上，NaBH4試劑罐(9 )通過連接泵(91)將NaBH4試劑抽到加試劑口( 32 )進入反應罐(3 )中，反應罐(3 )與冷熱交換器(5 )蒸汽管道通接，冷熱交換器(5)的出氣口管道通接凈化器(4)，凈化器(4)的出氣口通接燃料電池(8)進氣口。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能供電制氫系統(tǒng)(100)的太陽能電池板(11)固定在汽車(10)的車頂上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，其特征在于:所述燃料電池供氫系統(tǒng)(200)和除太陽 能電池板(11)外的太陽能供電制氫系統(tǒng)(100)的其他部件均設置在汽車(10)內(nèi)部。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，其特征在于:冷熱交換器(5)與凈化器(4)通接管道上安裝有一級冷凝分離器(6)和二級冷凝分離器(7)，一級冷凝分離器(6)的出氣口通接二級冷凝分離器(7)的進氣口，二級冷凝分離器(7)的出氣口通接凈化器(4)進氣口。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，其特征在于:所述陽極(121)和陰極(122)為具有催化作用的多孔鉬材料制成；所述電解槽(12)為聚合物電解槽。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能燃料電池汽車系統(tǒng)，涉及燃料電池汽車技術領域，包括燃料電池供電的汽車，汽車上安裝有太陽能供電制氫系統(tǒng)、燃料電池供氫系統(tǒng)和燃料電池；所述太陽能供電制氫系統(tǒng)結構包括電解槽、太陽能電池板儲水箱、質(zhì)子交換膜、氣水分離器、氫氣儲罐、氫氣壓縮機、儲氫鋼瓶；所述燃料電池供氫系統(tǒng)包括儲液罐、冷熱交換器、反應罐、催化劑、NaBH4試劑罐和凈化器。它采用太陽能制氫和NaBH4水解發(fā)生氫氣這兩套系統(tǒng)為汽車的燃料電池提供氫氣，保證汽車正常運行，同時，NaBH4水解發(fā)生氫氣其方法安全，制氫純度高。
文檔編號C25B9/04GK203112493SQ20122058461
公開日2013年8月7日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權日2012年11月7日
發(fā)明者陳堯春, 王兆生, 楊磊 申請人:陳堯春, 王兆生