[发明专利]一种氢燃料电池系统及其控制方法

权利要求书

1.一种氢燃料电池系统，其特征在于，所述氢燃料电池系统包括：溶液箱、液压泵、高速电磁阀、反应室、三通阀、散热器、气液分离器、减压阀、废液箱、储氢箱、反应室温度传感器、反应室压力传感器、散热器温度传感器、储氢箱压力传感器和控制器；其中，所述溶液箱内盛放反应溶液；所述溶液箱连接至液压阀，通过高速电磁阀连接至反应室的入口；所述反应室的出口连接至三通阀的入口；所述三通阀的侧面为入口，顶端为空气出口，底端为液体出口；三通阀的液体出口连接至废液箱；所述三通阀的空气出口连接至散热器，散热器的出口连接至气液分离器；所述气液分离器的出口分别连接至减压阀和废液箱；减压阀连接至储氢箱；所述反应室内壁分别设置反应室温度传感器和反应室压力传感器；所述散热器的进出口处分别设置散热器温度传感器；所述储氢箱内设置储氢箱压力传感器；所述液压泵、高速电磁阀、反应室温度传感器、反应室压力传感器、散热器温度传感器和储氢箱压力传感器分别连接至控制器；所述控制器通过反应室压力传感器实时测量反应室内的气压，当气压低于阈值时，控制器开启液压泵，抽取溶液箱中的反应溶液，经高速电磁阀加入反应室中；控制器通过控制高速电磁阀的通断时间对加人溶液量进行微调，反应溶液在反应室内进行水解反应生成氢气；水解反应的产物进入三通阀，在重力的作用下，气体和液体分离；废液经三通阀底端的液体出口进入废液箱；氢气和水汽通过三通阀顶端的气体出口进入散热器；散热器降低水汽和氢气的温度，水汽变成了液态水经气液分离器进入废液箱；氢气经气液分离器进入减压阀，再经过减压阀进入储氢箱，最后由调速阀调节供给燃料电池使用；控制器实时采集散热器温度传感器的温度信息，当温度过高时，控制器报警或停机；控制器实时采集储氢箱压力传感器的压力信息，当储氢箱的压力过高时，控制器关闭液压泵的电源；控制器根据需要设置压力与温度的变化参数，由反应溶液的浓度计算并控制反应溶液加入量，并由反馈的压力与温度信号自动调节液压泵的电压及高速电磁阀的通断时间，从而精确控制反应室的压力和温度信号。

2.如权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述反应室采用管式反应器，长度为200mm～300mm。

3.如权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，在所述反应室内壁上设置筛网，筛网内盛放催化剂。

4.如权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述反应室的管壁上均匀分布多个喷口，所述喷口的直径为0.5mm～1mm。

5.如权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述控制器包括AC/DC转换单元、微处理器单元和隔离驱动单元；其中，所述反应室温度传感器、反应室压力传感器、散热器温度传感器和储氢箱压力传感器分别连接至AC/DC转换单元；所述AC/DC转换单元将模拟信号转换为电信号传输至微处理器单元；所述微处理器单元控制隔离驱动单元，驱动液压泵和高速电磁阀的启动和关闭；所述微处理器单元还连接至外部的输入输出设备，从而实现对温度和压力的控制。

6.如权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述液压泵采用小功率液压泵。

7.一种氢燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

1)控制器通过反应室压力传感器实时测量反应室内的气压，当气压低于阈值时，控制器开启液压泵，抽取溶液箱中的反应溶液，经高速电磁阀加入反应室中；

2)控制器通过控制高速电磁阀的通断时间对加人溶液量进行微调，反应溶液在反应室内进行水解反应生成氢气；

3)水解反应的产物进入三通阀，在重力的作用下，气体和液体分离；废液经三通阀底端的液体出口进入废液箱；

4)氢气和水汽通过三通阀顶端的气体出口进入散热器；散热器降低水汽和氢气的温度，水汽变成了液态水经气液分离器进入废液箱；

5)氢气经气液分离器进入减压阀，再经过减压阀进入储氢箱；

6)由调速阀调节氢气的输出量，供给燃料电池使用；

7)控制器实时采集散热器温度传感器的温度信息，当温度过高时，控制器报警或停机；控制器实时采集储氢箱压力传感器的压力信息，当储氢箱的压力过高时，控制器关闭液压泵的电源；控制器根据需要设置压力与温度的变化参数，由反应溶液的浓度计算并控制反应溶液加入量，并由反馈的压力与温度信号自动调节液压泵的电压及高速电磁阀的通断时间，从而精确控制反应室的压力和温度信号。