[发明专利]一种氢燃料电池真空管道交通车辆

说明书

一种氢燃料电池真空管道交通车辆，车辆外侧设有车辆悬浮装置，车辆前端设有空气压缩机，空气压缩机和空气瓶连接，空气瓶通过压力调节器和空气净化器的入口连接，空气在空气净化器中被净化后，一部分经管路进入车辆客舱，供车内乘员呼吸使用，另一部分经喷射器通过氢燃料电池的空气入口进入氢燃料电池内；氢燃料电池的氢气入口和氢气瓶出气口连接，从氢燃料电池出水口流出的水气混合物经水分离器分离，被分离出的水经管路进入水罐，分离出的空气经空气循环泵再次进入氢燃料电池的空气入口，分离出的氢气经氢气循环泵再次进入氢燃料电池的氢气入口；本发明有利于推广清洁能源，提高设备利用效率，降低运行成本。

技术领域

本发明属于真空管道交通技术领域，具体涉及一种氢燃料电池真空管道交通车辆。

背景技术

真空管道交通就是在地上或地下建设气密性管道，管道内铺设磁悬浮轨道，并抽成一定真空，磁悬浮车辆在其中行驶。由于同时消除了空气阻力和机械摩擦，真空管道磁浮车辆速度可以达到超音速，甚至高超音速。对于旨在跨越海峡的海底真空管道，管道内可铺设钢轨，抽成一定真空，轮轨车辆在其中行驶。由于消除了空气阻力，轮轨高速列车可以很高速度行驶跨越海峡。

真空管道交通的管道直径3m左右，线路长度至少1000km以上，甚至上万公里，一条真空管道交通线路的真空腔体积可达数千万立方米，如此庞大体积的真空环境形成与维持，是一件十分困难和成本高昂的事项。采用真空泵抽真空时，随着气压降低，真空泵抽气效率越来越低。中国专利(CN200910305962.7)“真空管道高速交通运行抽气系统”给出了一种在车辆运行过程中对管道内部抽真空的方法，可以提高较低气压时对管道抽真空的效率。但该方法存在的问题是，需要采用车载高压贮气罐，所捕集的管道内空气经压缩机压缩后存入贮气罐，车辆到站后，或车辆离开真空管道后，将贮气罐内的气体排出。

现有轮轨高速列车和磁悬浮列车，都由电力驱动，电力由电网取得；车上同时还携带蓄电池，供车上照明、通讯、仪器仪表等系统在脱离电网时使用。常用的蓄电池有干电池(如各类碱性电池、镍氢电池、锂离子电池等)、铅酸电池等。上述电池能量密度不理想，对环境都会有一定影响，甚至严重污染环境。因此，人们一直在寻找和研发新型的高能量密度且环境友好型电池。

氢燃料电池通过氢气(H₂)和空气中的氧(O₂)发生反应产生电能，生成物为水(H₂O)，因此是一种较高能量密度且无污染的环境友好型电池。当前，氢燃料电池汽车已经能够在道路上行驶。氢气容易取得，价格便宜，反应所需空气无需自带，在行驶过程中可直接从大气中取得。尤其是，反应生成物为水，因此，氢燃料电池是一种十分清洁的能源，应用前景广阔。随着氢燃料电池技术的不断成熟和应用的不断推广，将会越来越多地替代干电池、铅酸电池等应用于道路机动车辆，以及(大气环境中)高铁列车、(大气环境中)磁悬浮列车的照明与通讯。将来，像驱动道路机动车辆一样，由氢燃料电池驱动大气环境中高铁列车和磁悬浮列车也是一种可行的选择。

氢燃料电池不仅可在增压状态下工作，而且最好在增压状态下工作，增大空气、氢气流速和压力，提高反应效率。当工作压力增大时，氢燃料电池电势增大，从而产生更大功率。对于在常压大气环境中应用的氢燃料电池，增压需要增加空气压缩装置，将相应增加氢燃料电池制作成本；同时，给空气增压需要消耗额外功率，这会抵消增压带来的电势增量。

另一方面，对于真空管道交通而言，运行抽气方法可降低抽真空和维持真空的成本，主动降低车辆运行气动阻力。然而，车辆运行过程中抽气-压缩-贮气-排出气体，需要在车辆上额外增加空气压缩装置和贮气罐，将部分抵消运行抽气所减少的抽真空成本。

目前还没有将氢燃料电池应用到真空管道交通上的相关文献公开。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种氢燃料电池真空管道交通车辆，有利于提高设备利用效率，降低运行成本。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：