專利名稱：高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高分子燃料電池的制氫裝置，尤其是一種用于高分子氫燃料電池的化學制氫裝置，還涉及高分子氫燃料電池的控制裝置，屬于新能源技術領域。
背景技術：
氫燃料電池作為一種無污染、零排放的清潔新能源應用越來越廣泛。氫燃料電池能將高分子氫燃料的化學能通過電極反應直接轉化為電能，利用轉換裝置將沼氣或城市煤氣等天然氣體燃料轉換出氫氣，輸送給高分子氫燃料電池使之產生電流。但是，沼氣或城市煤氣等高分子氣體燃料轉換之后，會有二氧化碳等副產物的排放，不能真正達到零排放，也不符合低碳要求。氫氣可儲藏在金屬氫氣儲藏合金中，通過氫氣儲藏合金中的氫氣向燃料電池供給氫氣，運轉燃料電池。氫氣儲藏合金填充的氫氣來自高壓氫氣儲藏罐，填充氫氣比較困難。如果想填充大量的氫氣，氫氣儲藏合金必定較重，氫氣儲藏合金還需高架設置，影響其應用于燃料電池，且必須以IOMPa以上的高壓填充氫氣，危險性較大?，F(xiàn)有技術的高分子氫燃料電池的控制系統(tǒng)、高分子氫燃料電池本體和制氫裝置分開設置，如沒有外部電源供給，制氫裝置無法直接驅動。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能連續(xù)產生氫氣供給高分子氫燃料電池發(fā)電、氫氣發(fā)生裝置和高分子氫燃料電池、控制系統(tǒng)形成一體結構的裝置。該裝置無需任何外部電源， 且可移動。本實用新型通過以下技術方案予以實現(xiàn)。一種高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，包括供水水槽、反應釜、氫氣提純及干燥裝置、數(shù)個連通的儲氫罐、氫燃料電池、真空泵和控制系統(tǒng)，外部水源通過氣動兩通閥I、連接管道與供水水槽連接，供水水槽底部通過連接管道、氣動兩通閥II與反應釜頂部連接，反應釜底部設有氣動兩通閥IV，反應釜上部通過氣動兩通閥III、單向閥、連接管道與氫氣提純及干燥裝置輸入端連接，氫氣提純及干燥裝置輸出端通過防逆火閥、連接管道與數(shù)個儲氫罐頂端連接，儲氫罐一端依次通過氣動兩通閥VII、氫氣壓力調壓閥、氫氣流量調節(jié)器、防逆火閥、連接管道與氫燃料電池輸入端連接；所述真空泵通過真空調壓閥、連接管道分成兩路，一路通過氣動兩通閥V與反應釜頂部連接；另一路通過氣動兩通閥VI與儲氫罐頂部連接；所述控制系統(tǒng)包括交流\直流變換器、蓄電池、氫燃料電池、第一直流\直流變換器，交流\直流變換器的直流輸出端與蓄電池的正極和負極連接，蓄電池的正極和負極連接于氫燃料電池的工作電源輸入端，所述氫燃料電池的電源輸出端接第一直流\直流變換器的輸入端，第一直流\直流變換器的輸出端接蓄電池的正極和負極。本實用新型的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，其中所述氫氣提純及干燥裝置包括順次連接的第一罐體、第二罐體、第三罐體，其中第一罐體的底部設有排水閥。[0008]前述的高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，其中所述反應釜分別接有真空計、氫氣壓力計、溫度傳感器和安全閥，反應釜底部設有用于排水的氣動兩通閥IV。所述反應釜內液體為普通水或海水，所述反應釜內的壓力為0. 2-0. 4MPa ；所述儲氫罐內的壓力為 0. 8-1. OMPa0本實用新型將高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)整合成可移動的一體化結構，無需外部電源供電即可自行啟動高分子氫燃料電池工作；本實用新型的反應釜內的液體為普通水或海水，降低了制氫裝置的制氫成本，擴大了使用范圍；本實用新型的反應釜在0. 2-0. 4MPa的低壓下制造氫氣、儲氫罐內壓力僅為0. 8-1. OMPa，提高了制氫和儲氫的安全性。本實用新型還解決了二次電池和燃料電池混合連接時，二次電池有自發(fā)性的釋電現(xiàn)象的技術問題。本實用新型的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

圖1是本實用新型的結構原理圖；圖2是本實用新型的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是是本實用新型控制系統(tǒng)的電路原理具體實施方式
以下結合附圖和IkW的氫燃料電池系統(tǒng)的實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，本實施例包括供水水槽2、反應釜9、氫氣提純及干燥裝置11、2個儲氫罐17、氫燃料電池21、真空泵22和控制系統(tǒng)300，外部水源通過氣動兩通閥I 1、連接管道與供水水槽2連接，供水水槽2的最大容積為23升，供水水槽2內設有上水位傳感器31、 下水位傳感器32，用來控制供水水槽2內加水的液位。供水水槽2底部通過連接管道、氣動兩通閥II 91與反應釜9頂部連接，反應釜9 底部設有用于排水的氣動兩通閥IV8，反應釜9的容積為20升。如圖2、圖3所示，反應釜9 頂部設有反應釜蓋93，反應釜蓋93的一側與反應釜9上端鉸接，反應釜9內盛有普通水或海水，不是常規(guī)使用的蒸餾水，降低了制氫裝置的制氫成本。反應釜9內還設有制氫劑放置籃94，制氫劑分層放置在制氫劑放置籃94內，制氫劑放置籃94然后放入反應釜9內，關緊反應釜蓋93，制氫劑與水發(fā)生反應，反應時間在10-60分鐘。反應釜9分別接有真空計4、 氫氣壓力計5、溫度傳感器6和安全閥7，當反應釜9內生成的氫氣壓力大于0. 3MPa時，安全閥7自動排出氫氣，確保生成氫氣的反應過程安全。反應釜9、氫氣提純及干燥裝置11、2 個儲氫罐17、真空泵22均設置在機殼100內，氫燃料電池21和控制系統(tǒng)3設置在機殼100 上側，為了便于移動，在本實用新型的底部還設有4個腳輪101。如圖1所示，反應釜9上部通過氣動兩通閥11110、單向閥12、連接管道與氫氣提純及干燥裝置11輸入端連接，氫氣提純及干燥裝置11輸出端通過防逆火閥16、連接管道與頂端連接的2個容積為150升的儲氫罐17連接，儲氫罐17還設置了儲氫罐安全閥171，當罐內壓力大于1. OMPa時，儲氫罐安全閥171泄壓，以確保安全。氫氣提純及干燥裝置11包括順次連接的第一罐體111、第二罐體112、第三罐體113，其中第一罐體111的底部設有排水閥14。儲氫罐17 —端依次通過氣動兩通閥VII13、氫氣壓力調壓閥18、氫氣流量調節(jié)器 19、防逆火閥20、連接管道與高分子氫燃料電池21輸入端連接，真空泵22通過真空調壓閥 221、連接管道分成兩路，一路通過氣動兩通閥V92與反應釜9頂部連接；另一路通過氣動兩通閥VI222與儲氫罐17頂部連接。為了提高氫氣的純度，使用真空泵22對反應釜9、氫氣提純及干燥裝置11的第一罐體111、第二罐體112、第三罐體113抽真空，形成良好的超真空狀態(tài)。反應釜9內反應生成的氫氣源源不斷地通過氣動兩通閥11110、單向閥12、氫氣提純及干燥裝置11的第一罐體111、第二罐體112、第三罐體113的提純、干燥后儲存到儲氫罐17內，按照氫燃料電池21所需要的壓力和流量調節(jié)氫氣壓力調壓閥18、氫氣流量調節(jié)器19，儲氫罐17內的氫氣依次通過氣動兩通閥VII13、氫氣壓力調壓閥18、氫氣流量調節(jié)器 19、防逆火閥20輸入高分子氫燃料電池21發(fā)電。如圖4所述，控制系統(tǒng)300包括交流\直流變換器301、蓄電池302、氫燃料電池21 第一直流\直流變換器304，交流\直流變換器301的直流輸出端與蓄電池302的正極和負極連接，蓄電池302的正極和負極連接于氫燃料電池21的工作電源輸入端，氫燃料電池21 的電源輸出端接第一直流\直流變換器304的輸入端，第一直流\直流變換器304的輸出端接蓄電池302的正極和負極。其中蓄電池302是控制系統(tǒng)300的二次電池，可以使用鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池或鋰離子聚合物電池等。在外部電源充電器301的輸入端沒有外部電源供給的情況下，憑借安裝在控制系統(tǒng)300系統(tǒng)內部的蓄電池302，初始驅動儲氫罐17向氫燃料電池21供給氫氣，使氫燃料電池21產生電流。這時，蓄電池302利用氫燃料電池21產生的電流再次完成充電，保持等待狀態(tài)，氫燃料電池21產生的電流不斷的向蓄電池302充電并被一系列負載所使用。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍內。
權利要求1.一種高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，其特征在于包括供水水槽O)、 反應釜(9)、氫氣提純及干燥裝置(11)、數(shù)個連通的儲氫罐(17)、氫燃料電池(21)、真空泵 (22)和控制系統(tǒng)(300)，外部水源通過氣動兩通閥1(1)、連接管道與供水水槽( 連接， 供水水槽( 底部通過連接管道、氣動兩通閥11(91)與反應釜(9)頂部連接，反應釜(9) 底部設有氣動兩通閥IV(S)，反應釜(9)上部通過氣動兩通閥III (10)、單向閥(12)、連接管道與氫氣提純及干燥裝置(11)輸入端連接，氫氣提純及干燥裝置(11)輸出端通過防逆火閥(16)、連接管道與數(shù)個儲氫罐(17)頂端連接，儲氫罐(17) —端依次通過氣動兩通閥 VII (13)、氫氣壓力調壓閥(18)、氫氣流量調節(jié)器(19)、防逆火閥(20)、連接管道與氫燃料電池輸入端連接；所述真空泵0 通過真空調壓閥021)、連接管道分成兩路，一路通過氣動兩通閥^(9 與反應釜(9)頂部連接；另一路通過氣動兩通閥VI (22 與儲氫罐 (17)頂部連接；所述控制系統(tǒng)(300)包括交流\直流變換器(301)、蓄電池(302)、氫燃料電池(21)、第一直流\直流變換器(304)，交流\直流變換器(301)的直流輸出端與蓄電池 (302)的正極和負極連接，蓄電池(302)的正極和負極連接于氫燃料電池的工作電源輸入端，所述氫燃料電池的電源輸出端接第一直流\直流變換器(304)的輸入端，第一直流\直流變換器(304)的輸出端接蓄電池(302)的正極和負極。
2.如權利要求1所述的高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，其特征在于所述氫氣提純及干燥裝置(11)包括順次連接的第一罐體(111)、第二罐體(112)、第三罐體 (113)，其中第一罐體(111)的底部設有排水閥(14)。
3.如權利要求1所述的燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，其特征在于所述反應釜 (9)分別接有真空計G)、氫氣壓力計(5)、溫度傳感器(6)和安全閥(7)，反應釜(9)底部設有用于排水的氣動兩通閥IV(S)。
4.如權利要求1或2所述的高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，其特征在于 所述反應釜(9)內液體為普通水或海水。
專利摘要本實用新型公開了一種高分子氫燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)，包括供水水槽、反應釜、氫氣提純及干燥裝置、數(shù)個儲氫罐、氫燃料電池、真空泵和控制系統(tǒng)，外部水源與供水水槽連接，供水水槽底部與反應釜頂部連接，反應釜上部與氫氣提純及干燥裝置輸入端連接，氫氣提純及干燥裝置輸出端與儲氫罐上端連接，儲氫罐一端與氫燃料電池輸入端連接。本實用新型將燃料電池的制氫裝置及控制系統(tǒng)整合成可移動的一體化結構，無需外部電源供電即可自行啟動燃料電池工。反應釜內的液體為普通水或海水，本實用新型的反應釜、儲氫罐均在低壓下制造、儲存氫氣，提高了本實用新型的安全性。控制系統(tǒng)克服了二次電池和燃料電池混合連接時有自發(fā)性釋電的缺陷。
文檔編號H01M8/06GK202004099SQ20102051780
公開日2011年10月5日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權日2010年9月3日
發(fā)明者樸廷泰, 王紀忠 申請人:江蘇中靖新能源科技有限公司