專利名稱：一種燃料電池發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及燃料電池，尤其涉及一種燃料電池發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
PEMFC燃料電池是一種把H2和02反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，它具有室溫啟動，轉(zhuǎn)化效率高，比功率密度高，產(chǎn)物零污染等特點。燃料電池用途很廣，大型燃料電池可用做潛艇、船舶，汽車等的動力源。車載大型燃料電池已經(jīng)成為目前燃料電池的開發(fā)熱點，世界各大汽車公司都在加緊研究開發(fā)零排放的綠色能源汽車，這是由于三方面的推動保護(hù)環(huán)境、石油匱缺和排放政策。為了解決石油資源不足，適應(yīng)越來越嚴(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，減少汽車帶來的日益嚴(yán)重的污染，保護(hù)人類的環(huán)境，發(fā)展電動汽車是必由之路。特別是代表未來汽車工業(yè)發(fā)展方向的是以氫能源為動力，燃料電池成為最佳選擇。
燃料電池在船舶等水上交通工具方面也越來越受到人們的重視。據(jù)報道稱一個100馬力內(nèi)燃機(jī)為動力船舶行使一天所釋放的煙霧相當(dāng)于1輛汽車行使100， OOO英里所釋放的煙霧量。因此，內(nèi)燃機(jī)船舶對水體的污染也不容忽視，而且像個人快艇這樣的交通工具，其噪音也非常大。在一些河流湖泊及一些風(fēng)景自然保護(hù)區(qū)，人們?yōu)榱吮Ｗo(hù)水體的生態(tài)環(huán)境，減輕汽油、柴油等機(jī)動船舶排出的廢物對水體的污染，以燃油為動力的游艇船舶等越來越多的被以電為動力的系統(tǒng)所替代。對一些區(qū)域，尤其是一些風(fēng)景游覽區(qū)，有關(guān)部門已經(jīng)全部取消了以前的船舶動力系統(tǒng)，而采用環(huán)境友好的電池動力系統(tǒng)。傳統(tǒng)的電池如鉛酸電池比較寞，而且體積比較大，充電困難等缺點。燃料電池作為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，以其室溫啟動、轉(zhuǎn)化效率高、比功率密度高、產(chǎn)物零污染等優(yōu)勢特點，必將在這些電池動力系統(tǒng)中勝出，并得到極大的發(fā)展
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的，就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種特 別適合于船舶等水上交通工具使用的燃料電池發(fā)電裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案 一種燃料電池發(fā)電 裝置，包括燃料電池堆、氫氣罐、供氧風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)泵、循環(huán)水泵、熱交換 器、冷卻水泵、控制電路板和蓄電池，熱交換器包括水箱和設(shè)置在水箱內(nèi)的散 熱片；
上述各設(shè)備通過管路或/和輸電線路相連，其中，氫氣罐的出口連接燃料電 池堆的氫氣進(jìn)口，供氧風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接燃料電池堆的空氣進(jìn)口，氫氣循環(huán)泵 的進(jìn)出口分別連接燃料電池堆的氫氣出進(jìn)口，循環(huán)水泵的循環(huán)水進(jìn)口連接燃料 電池堆的冷卻水出口，循環(huán)水泵的循環(huán)水出口連接散熱片的循環(huán)水進(jìn)口，散熱 片的循環(huán)水出口連接燃料電池堆的冷卻水進(jìn)口，冷卻水泵的冷卻水進(jìn)口外接水 源，冷卻水泵的冷卻水出口連接水箱的冷卻水進(jìn)口，水箱的冷卻水出口與環(huán)境 相通，控制電路板分別通過輸電線路與燃料電池堆及蓄電池連接將燃料電池堆 產(chǎn)生的電能輸送到蓄電池。
所述的供氧風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)泵、循環(huán)水泵和冷卻水泵還分別通過輸電線路 與控制電路板連接由蓄電池提供電動力。
與常規(guī)的燃料電池發(fā)電裝置相比，本實用新型具有以下特點和優(yōu)點
本實用新型燃料電池堆的運(yùn)行溫度一般在30°C 55°C，最好在35°C 50 。C之間。 一般而言，車載燃料電池堆的運(yùn)行溫度在6(TC 85'C之間，這主要是 因為電池的散熱，因為對于大的燃料電池發(fā)電裝置而言，燃料電池產(chǎn)生的熱量 比較多，主要靠冷卻介質(zhì)如水將燃料電池堆中的熱量帶出，然后到達(dá)散熱片上， 利用外界空氣將散熱片上積累的熱量散發(fā)掉。因為空氣的傳熱系數(shù)比較小，因 而這種方式散熱能力有限。如果要維持整個系統(tǒng)比較低的運(yùn)行溫度，將需要很 大的散熱片，這無疑將增加系統(tǒng)體積。大量的研究己經(jīng)證明電池堆在比較低 的溫度下運(yùn)行將大大提高燃料電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。因此，降低燃料電池 堆的運(yùn)行溫度也是提高燃料電池壽命的一種非常好的方法。
本實用新型的燃料電池發(fā)電裝置，其散熱片上的熱量主要靠非循環(huán)冷卻水 帶走。因為非循環(huán)冷卻水的冷卻效率大大高于空氣冷卻效率，散熱片不需要很 大體積就能保證燃料電池產(chǎn)生熱量的及時散掉。確保燃料電池堆能夠穩(wěn)定的運(yùn)
4行在10'C 6(TC之間。電池堆運(yùn)行溫度比較低，因而電池運(yùn)行壽命顯著增加。對于常規(guī)大型燃料電池發(fā)電裝置，因為其運(yùn)行溫度比較高，電池在比較高的溫度下，電極失水嚴(yán)重，電極變干，性能下降。因而這需要對電池反應(yīng)氣體進(jìn)行增濕，因而整體電池系統(tǒng)比較復(fù)雜。本實用新型的燃料電池發(fā)電裝置運(yùn)行溫度比較低，其反應(yīng)氣體包括氫氣和空氣部分不必進(jìn)行增濕，直接供給燃料電池堆。這大大簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。


圖1為本實用新型燃料電池發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
參見圖1，本實用新型的燃料電池發(fā)電裝置，包括燃料電池堆1、氫氣罐2、供氧風(fēng)機(jī)3、氫氣循環(huán)泵4、循環(huán)水泵5、熱交換器6、冷卻水泵7、控制電路板8和蓄電池9，熱交換器6包括水箱61和設(shè)置在水箱內(nèi)的散熱片62。
上述各設(shè)備通過管路或/和輸電線路相連，其中，氫氣罐2的出口連接燃料電池堆l的氫氣進(jìn)口，供氧風(fēng)機(jī)3的出風(fēng)口連接燃料電池堆1的空氣進(jìn)口，氫氣循環(huán)泵4的進(jìn)出口分別連接燃料電池堆1的氫氣出進(jìn)口 ，循環(huán)水泵5的循環(huán)水進(jìn)口連接燃料電池堆1的冷卻水出口 ，循環(huán)水泵5的循環(huán)水出口連接散熱片62的循環(huán)水進(jìn)口，散熱片62的循環(huán)水出口連接燃料電池堆1的冷卻水進(jìn)口，冷卻水泵7的冷卻水進(jìn)口外接水源，冷卻水泵7的冷卻水出口連接水箱61的冷卻水進(jìn)口，水箱61的冷卻水出口與環(huán)境相通，控制電路板8分別通過輸電線路與燃料電池堆i及蓄電池9連接將燃料電池堆產(chǎn)生的電能輸送到蓄電池。供氧風(fēng)機(jī)3、氫氣循環(huán)泵4、循環(huán)水泵5和冷卻水泵7還分別通過輸電線路與控制電路板連接由蓄電池提供電動力(輸電線路未圖示出來)。
本實用新型中的燃料電池堆的運(yùn)行溫度一般在1(TC 6(TC，較好在3(TC 55°C，最好在35"C 50。C之間。
本實用新型氫氣罐2中的氫氣和供氧風(fēng)機(jī)3提供的空氣不用經(jīng)過增濕直接進(jìn)入燃料電池堆，燃料電池產(chǎn)生的電能可以經(jīng)過DC/DC及控制電路調(diào)節(jié)后直接供給用電設(shè)備如電動機(jī)，電池堆產(chǎn)生的熱量由冷卻水經(jīng)過循環(huán)水泵5攜帶到 散熱片62，散熱片62放置在水箱61中，水箱61中采用的是非循環(huán)水，即由 水泵將外界的低溫水(如江河水)源源不斷的泵入水箱，并將經(jīng)過熱交換的熱 水排到水箱外。控制電路板8監(jiān)控整個燃料電池發(fā)電裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。
本實用新型的燃料電池發(fā)電裝置需要一個開放的冷卻水源，不斷地移走產(chǎn) 生的熱量。以電為動力的水上交通工具能很好的提供這樣的一個工作環(huán)境。所 以本實用新型的燃料電池發(fā)電裝置特別適于在船舶上使用。
權(quán)利要求1.一種燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于包括燃料電池堆、氫氣罐、供氧風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)泵、循環(huán)水泵、熱交換器、冷卻水泵、控制電路板和蓄電池，熱交換器包括水箱和設(shè)置在水箱內(nèi)的散熱片；上述各設(shè)備通過管路或/和輸電線路相連，其中，氫氣罐的出口連接燃料電池堆的氫氣進(jìn)口，供氧風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接燃料電池堆的空氣進(jìn)口，氫氣循環(huán)泵的進(jìn)出口分別連接燃料電池堆的氫氣出進(jìn)口，循環(huán)水泵的循環(huán)水進(jìn)口連接燃料電池堆的冷卻水出口，循環(huán)水泵的循環(huán)水出口連接散熱片的循環(huán)水進(jìn)口，散熱片的循環(huán)水出口連接燃料電池堆的冷卻水進(jìn)口，冷卻水泵的冷卻水進(jìn)口外接水源，冷卻水泵的冷卻水出口連接水箱的冷卻水進(jìn)口，水箱的冷卻水出口與環(huán)境相通，控制電路板分別通過輸電線路與燃料電池堆及蓄電池連接將燃料電池堆產(chǎn)生的電能輸送到蓄電池。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于所述的供氧風(fēng) 機(jī)、氫氣循環(huán)泵、循環(huán)水泵和冷卻水泵還分別通過輸電線路與控制電路板連接 由蓄電池提供電動力。
專利摘要本實用新型提供了一種燃料電池發(fā)電裝置，它包括燃料電池堆、氫氣罐、供氧風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)泵、循環(huán)水泵、熱交換器、冷卻水泵、控制電路板和蓄電池，熱交換器包括水箱和設(shè)置在水箱內(nèi)的散熱片；上述各設(shè)備通過管路或/和輸電線路相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的運(yùn)行溫度比較低，氣體無需增濕，裝置簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，尤其是電池堆的運(yùn)行壽命能顯著提高，特別適合用做船舶等水上交通工具的動力源。
文檔編號H02J7/00GK201409006SQ20092007163
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者田丙倫 申請人:上海攀業(yè)氫能源科技有限公司