[发明专利]一种燃料电池混合动力系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池混合动力系统及其工作方法。

背景技术

近几年节能环保的迫切需求使得必须发展实用的清洁能源。

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。太阳能取之不尽、用之不竭的能源，太阳能发电干净，不产生公害。但是太阳能照射的能量分布密度小，目前的太阳能发电需要占用巨大面积，并且发电量因为四季、昼夜及阴晴等气象条件，呈波动性或间断性，增加了并网运行时负荷平衡的复杂性。

发明专利(CN103256190B)给出了一种太阳能发电系统，但没有对太阳能产生的微弱电能如何处理，整个装置设计还不充分，还需要进一步研究。普通民用的太阳能发电装置功率较小，发电厂的太阳能发电装置规模庞大，均不能满足车用动力在启动时的大功率需求。

将太阳能发电获取的电能通过电解池电解纯水，即可获得氢气和氧气，氧气排入大气，氢气经过氢/水分离、干燥除湿后，进入存储罐存储。使用时经稳压阀、调节阀调整到额定压力由存储罐出口输出。氢气在燃料电池堆内电化学反应可产生强大的电能，生成物只有水。通过以上处理手段，能够极大拓宽太阳能发电的用途。

因此有必要提出一种太阳能发电与燃料电池组成的混合动力系统，作为零排放汽车具有可行性的能源设计方案。

发明内容

本发明的目的正是为了提出一种适于车用的太阳能发电与燃料电池组成的混合动力系统，它弥补了太阳能发电功率小或规模大的缺陷，能实现燃料电池所需氢燃料的自给自足，同时能实现车辆零排放，符合现在中国目前节能减排改革现状。

本发明采用如下具体方案：一种燃料电池混合动力系统，主要包括太阳能发电板、负载控制器、电流转化器、水箱、电解器、储氢罐、燃料电池堆、吸收式制冷器。太阳能发电板经负载控制器电连接电流转化器。水箱经水管连接电解器的入水口。电解器的正、负电极与负载控制器电连接。电解器的氢气出口连接储氢罐。储氢罐的氢气出口连接至燃料电池堆的氢气入口。燃料电池堆的废气出口经管路连接吸收式制冷器。

进一步地，燃料电池堆具有外壳，空气和氢气入口设置于外壳一侧部，废气出口设置于另一侧部。

进一步地，燃料电池堆的正、负极输出端连接负载控制器。

作为优选，储氢罐中的储氢压力约为7MPa。

作为优选，储氢罐的氢气出口安装有稳压阀和调节阀。

本发明还提供了所述燃料电池混合动力系统的工作方法：太阳能发电板产生直流电，经过负载控制器将一部分直流电通过电流转化器变成交流电或直流电，提供给用电设备；另一部分直流电在电解器中将来自水箱的水电解产生氢气，氢气进入储氢罐中进行储存；氢气从储氢罐中出来再进入到燃料电池堆的阳极，同时空气中的氧气进入燃料电池堆的阴极，氢气与空气中的氧气在燃料电池堆中发生电化学反应，产生电能。

进一步地，燃料电池堆产生的废气经过吸收式制冷器后，供给用热设备。

进一步地，燃料电池堆产生的电能反馈到负载控制器、电流转化器和用电设备回路中。

作为优选，氢气进入储氢罐前需先后经过氢/水分离、干燥除湿和加压处理。

本发明是通过利用太阳能发电，电解水不断产生氢气，提供给燃料电池堆发出大功率电能，保证了车辆的正常运行，实现了汽车的零排放。

采用本发明利用太阳能和燃料电池堆混合提供动力，可以使汽车实现自发电，不用充电，储氢罐的存在不受充电电池能量的限制，弥补了太阳能发电功率小或规模大的缺陷，也没有内燃机燃烧的各种污染物，提高了燃料使用效率和电能的做功能力，实现了汽车的零排放。

附图说明

图1是本发明一种燃料电池混合动力系统的总体方案流程图。

图中：1、太阳能发电板；2、负载控制器；3、电流转化器；4、用电设备；5、水箱；6、电解器；7、储氢罐；8、燃料电池堆；9、吸收式制冷器；10、用热设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见附图1，本发明的一种燃料电池混合动力系统，主要包括太阳能发电板1、负载控制器2、电流转化器3、水箱5、电解器6、储氢罐7、燃料电池堆8、吸收式制冷器9。

太阳光经过太阳能发电板1产生约为100W/m²的直流电。

太阳能发电板1经负载控制器2电连接电流转化器3。

其中，电流转化器3将来自太阳能发电板1的一部分直流电转换为交流电或直流电，向用电设备4提供电能。