[发明专利]一种基于气体水合物的燃料电池系统及工作方法

权利要求书

1.一种基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

至少包括：气体水合物储罐、水浴套、喷射器、引射器、燃料电池堆、燃料气供应管路、低温液管路、高温液管路和分解水管路；

气体水合物储罐通过燃料气供应管路与燃料电池堆的燃料气进气口连接，燃料气供应管路上设有喷射器和引射器，燃料电池堆的燃料气出气口通过第一出气管路与引射器连接；

气体水合物储罐位于水浴套内，水浴套的冷却介质出口与冷却介质进口通过低温液管路连接，低温液管路的一部分穿过第一换热器；

燃料电池堆的冷却介质出口与冷却介质进口通过高温液管路连接，高温液管路的一部分穿过第一换热器；

气体水合物储罐通过分解水管路与燃料电池堆的冷却水进口连接，燃料电池堆的冷却水出口与出水管路连接，出水管路依次穿过加湿器和第二换热器；

空气进气管路与燃料电池堆的空气进气端口连接，空气进气管路依次穿过空压机、第二换热器和加湿器；

分解水管路上设有第一去离子器，第一去离子器与燃料电池堆的冷却水进口之间的管段上设有第一管路开关元件，第一去离子器与第一管路开关元件之间的管段通过连接管路与出水管路连通，连接管路上设有第二管路开关元件。

2.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

气体水合物储罐与喷射器之间的燃料气供应管路上设有第三管路开关元件。

3.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

燃料电池堆的燃料气出气口通过第二出气管路与引射器和燃料电池堆的燃料气进气口之间的管段连接，第二出气管路上设有燃料气循环泵。

4.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

低温液管路上设有第一循环泵。

5.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

高温液管路上设有第二循环泵和第二去离子器。

6.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

分解水管路上设有第四管路开关元件和水泵，第四管路开关元件和水泵依次设置在气体水合物储罐与第一去离子器之间的管段上。

7.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

第一管路开关元件为第一阀门，第二管路开关元件为第二阀门。

8.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

燃料电池堆的冷却水出口位置的出水管路上设有止回阀。

9.如权利要求1所述的基于气体水合物的燃料电池系统，其特征在于，

燃料电池堆的排气端口连接有排气管路，排气管路上设有排气阀；出水管路依次穿过加湿器和第二换热器后，经排水阀排出。

10.一种基于气体水合物的燃料电池系统工作方法，其特征在于，包括以下过程：

气体水合物储罐中的燃料气水合物经水浴套加热分解后释放出燃料气，燃料气流经燃料气供应管路，并经过喷射器调压后进入燃料电池堆，未反应的燃料气离开燃料电池堆后，通过引射器或燃料气循环泵重新汇入燃料气供应管路，能够再次进入燃料电池堆反应；

气体水合物储罐中的燃料气水合物经水浴套加热发生相变分解，将冷量释放到水浴套中，水浴套中的冷却介质在第一循环泵的驱动下流经低温液管路，进入第一换热器；同时，高温液管路中的冷却介质在第二循环泵的驱动下，带走燃料电池堆的热量，进入第一换热器，冷热流体在第一换热器内进行换热；

气体水合物储罐中的气体水合物分解后产生的低温分解水在水泵的驱动下流经分解水管路以及第一去离子器，同时，空气经空压机压缩后，流入第二换热器；

若第二换热器中的空气温度低于燃料电池堆温度，则第一阀门打开，第二阀门关闭，分解水管路中的低温分解水进入燃料电池堆，对其冷却并吸收其热量；随后升温后的分解水流经止回阀和加湿器，进入第二换热器与其中的空气进气进行换热，从而达到预热空气的效果；

若第二换热器中的空气温度高于燃料电池堆温度，则第一阀门关闭，第二阀门打开，分解水管路中的低温分解水直接流经加湿器，进入第二换热器对其中的空气进气进行冷却，空气进气流经第二换热器后，在加湿器中被分解水加湿，随后进入燃料电池堆，未反应的空气则通过排气阀排出，分解水流经第二换热器后，通过排水阀排出。