[发明专利]一种基于外浸式合金储氢技术的船用燃料电池供氢系统

说明书

本发明公开一种基于外浸式合金储氢技术的船用燃料电池供氢系统，包括：储氢装置包括至少两个外浸水箱和至少两组合金储氢罐组；燃料电池模块包括相连接的燃料电池本体和第一换热器，第一换热器用于吸收燃料电池本体的余热；至少两组氢气管路，每组氢气管路均与每组合金储氢罐组相连通且互相并联设置的加氢管路、第一出氢管路及第二出氢管路；循环液管路包括主液管路、至少两个进液支管、至少两个出液支管。该船用燃料电池供氢系统采用多组合金储氢罐组并联供氢的方式，满足船用设备单一故障原则，保证单组合金储氢罐组故障后不会导致燃料电池系统和船舶失去动力，而且多组合金储氢罐组交替使用可最大程度降低残余氢气量，以提高氢气利用率。

技术领域

本发明涉及船舶动力领域，尤其涉及一种基于外浸式合金储氢技术的船用燃料电池供氢系统。

背景技术

氢燃料电池是21世纪动力能源技术制高点，具有如下优势特点：能量转化效率高、振动噪声低、零排放、模块化结构、低成本潜力、符合国家安全和能源战略。因此，采用氢燃料电池系统的绿色船舶可实现能源高效利用、零排放和舒适度提升，是未来绿色船舶动力装置的理想方案。

虽然采用氢燃料电池技术的绿色船舶具有上述优势，但是续航力成为重大瓶颈。制约长续航力氢燃料电池船舶发展的核心问题是目前船用氢燃料电池系统的氢燃料储存密度不够高。目前基础较好的主要五种储氢形式为高压气态储氢、低温液氢储氢、合金储氢、重整制氢和有机液体储氢。这五种储氢形式各有特点，针对不同的船型和应用场景可选择最适合的储氢形式。

由于储氢合金具有在吸氢化学反应时放出大量热，而在放氢时吸收大量热的特性，随着温度的升高或者降低，会有效降低储氢合金的吸氢和放氢速率，特别是放氢速率的降低，使得合金储氢罐内的残余氢气无法得到有效的利用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于外浸式合金储氢技术的船用燃料电池供氢系统，用以解决氢燃料电池利用率低的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于外浸式合金储氢技术的船用燃料电池供氢系统，包括：

储氢装置，包括至少两个外浸水箱和至少两组合金储氢罐组，每组所述合金储氢罐置于充满溶液的每个所述外浸水箱内，每组所述合金储氢罐组至少具有一个合金储氢罐；

燃料电池模块，包括相连接的燃料电池本体和第一换热器，所述第一换热器用于吸收所述燃料电池本体的余热；

至少两组氢气管路，每组所述氢气管路均包括与每组所述合金储氢罐组相连通且互相并联设置的加氢管路、第一出氢管路及第二出氢管路，每组所述第一出氢管路上设有第一氢气调节阀组，每组所述第一出氢管路的另一端均与阻火器相连通以用于充氢泄压，每组所述第二出氢管路上设有第二氢气调节阀组，且每组所述第二出氢管路的另一端均与所述燃料电池本体相连通；

循环液管路，包括主液管路、至少两个进液支管、至少两个出液支管，每个所述出液支管的一端与对应的每个所述外浸水箱的一端连通，另一端与所述主液管路的一端连通，所述主液管路的另一端与每个所述进液支管的一端连通，每个所述进液支管的另一端分别对应的与每个所述外浸水箱的另一端相连通，所述进液支管和所述出液支管上均设有第一电动阀，所述主液管路上设有液体调节阀组，且所述第一换热器接入所述主液管路以换热。

根据一些实施例，所述合金储氢罐设有与所述氢气管路连通的合金储氢瓶阀。

根据一些实施例，所述外浸水箱上均设有第一温度传感器、液位传感器及电加热器。

根据一些实施例，所述燃料电池本体与所述第一换热器之间所形成的闭式循环水水温范围为60~80℃之间；

所述合金储氢罐组所在外浸水箱内所需的循环水水温范围为40~50℃之间。

根据一些实施例，所第一氢气调节阀组包括安全阀和第一针阀，所述安全阀和所述第一针阀并联于所述第一出氢管路上。