一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氫，是一種21世紀最理想的能源之一，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的主要是COjPSO2，可分別產(chǎn)生溫室效應和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠不會用完。氫的分布很廣泛，水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法制取氫，那么氫也將是一種價格相當便宜的能源。
[0003]氫的用途很廣，適用性強，其中，先進的氫-氧燃料電池發(fā)電系統(tǒng)還可以把氫能直接轉(zhuǎn)化成電能，使氫能的利用更為方便。目前，這種氫氣發(fā)電系統(tǒng)已在移動通信基站等領(lǐng)域得到使用。在燃料電池的陽極:2H2— 4H++4e_，H2分裂成兩個質(zhì)子和兩個電子，質(zhì)子穿過質(zhì)子交換膜(PEM)，電子通過陽極板，通過外部負載，并進入陰極雙極板；在燃料電池的陰極:02+4e_+4H+— 2H20，質(zhì)子、電子和O2重新結(jié)合以形成H 20。在現(xiàn)有技術(shù)中，上述112來源于制氫設(shè)備或氫氣儲存裝置，而上述02則直接來源于外界空氣。
[0004]燃料電池在上述電化學反應產(chǎn)生電的過程中，會放出熱量，該熱量若不及時導走，會導致燃料電池溫度不斷升高而燒壞，因此，對燃料電池進行降溫是非常重要的一環(huán)。在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池降溫系統(tǒng)主要有水循環(huán)降溫系統(tǒng)，其主要構(gòu)件包括燃料電池內(nèi)的散熱裝置、水泵及相關(guān)配套管道和配套水箱，但是，現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池降溫系統(tǒng)均采用單一的水泵作為驅(qū)動水循環(huán)的動力，其產(chǎn)生的問題是:其一、由于單一的水泵作為動力時，往往要求該水泵具有較大功率，而該水泵的電源往往又來自于燃料電池，因此，單一的水泵作為動力時，需要耗費較多的能量，占用較多燃料電池產(chǎn)生的電能，不利于節(jié)能；其二、單一的水泵安全性低，當該水泵發(fā)生故障時，水循環(huán)降溫系統(tǒng)即陷于癱瘓，直接損害燃料電池；其三、單一的水泵具有較大功率，噪音較大；其四、當單一的水泵功率不夠時，則難以增加水循環(huán)流量，影響降溫效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)的水循環(huán)降溫系統(tǒng)耗能低、噪音小、安全性高、可靠性強、降溫效率高。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:一種氫氣發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料電池及水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該燃料電池用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學反應產(chǎn)生電能，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)用于對燃料電池進行散熱降溫；所述水循環(huán)降溫系統(tǒng)包括散熱裝置、至少兩個水泵、第一水容器、集水器及控制裝置；所述散熱裝置位于燃料電池內(nèi)；所述第一水容器中的水可在水泵的驅(qū)動作用下，經(jīng)集水器集水后，從燃料電池之進水口進入散熱裝置，再從燃料電池之出水口回流至第一水容器；所述控制裝置與所述至少兩個水泵電性連接，以控制每個水泵運轉(zhuǎn)。
[0007]所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括空氣輸送系統(tǒng)，該空氣輸送系統(tǒng)包括至少兩個空氣泵及集氣器，外界空氣可在所述空氣泵的驅(qū)動作用下，經(jīng)集氣器集氣后，從燃料電池之空氣進口進入，再從燃料電池之空氣出口排出；在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學反應產(chǎn)生電能。
[0008]所述燃料電池與集氣器之間安裝有氣壓表、加濕器、加濕水泵、第二水容器及流量計；所述燃料電池、氣壓表、加濕器、流量計、集氣器依次連接；所述第二水容器中的水為去離子水，該去離子水可在加濕水泵的驅(qū)動作用下，從加濕器之進水端進入，再從加濕器之出水口回流至第二水容器中。
[0009]所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)還包括氫氣輸送系統(tǒng)，該氫氣輸送系統(tǒng)包括氫氣源、氫氣輸入管道及氫氣輸出管道；所述氫氣源的氫氣可從氫氣輸入管道進入燃料電池，在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學反應產(chǎn)生電能，生成水，該生成的水及未反應的氫氣再從燃料電池輸出至氫氣輸出管道；所述氫氣輸出管道設(shè)置有氫水分離器，所述生成的水及未反應的氫氣經(jīng)氫水分離器分離后，氫氣回流至所述氫氣輸入管道。
[0010]所述氫氣輸入管道設(shè)置有電磁閥、流量計、氣壓表和溫度計，氫氣源的氫氣依次經(jīng)電磁閥、流量計、氣壓表和溫度計后進入燃料電池；所述氫氣輸出管道還設(shè)置有溫度計、氣壓表和流量計，所述生成的水及未反應的氫氣依次經(jīng)溫度計、氣壓表、流量計和氫水分離器后，氫氣回流至氫氣源之輸出端。
[0011]所述氫氣源為甲醇水制氫系統(tǒng)，該甲醇水制氫系統(tǒng)包括甲醇水儲存容器、輸送泵、換熱器、重整器、分離裝置，其中:
[0012]甲醇水儲存容器，其內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0013]輸送泵，用于將甲醇水儲存容器中的甲醇和水輸送至重整器之重整室；
[0014]換熱器，安裝于輸送泵與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器中，與重整室輸出的高溫混合氣體進行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化；
[0015]重整器，設(shè)有重整室及電加熱器，電加熱器為重整室提供熱能，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體，該高溫混合氣體經(jīng)換熱器后，進入分離裝置，該高溫混合氣體在換熱器中，與低溫的甲醇和水進行換熱，混合氣體溫度降低；
[0016]分離裝置，用于分離以二氧化碳和氫氣為主的混合氣體，混合氣體經(jīng)分離裝置后，分離出氫氣，該氫氣從氫氣輸入管道進入所述燃料電池；
[0017]所述燃料電池產(chǎn)生的電能中，一部分電能為控制裝置、水循環(huán)降溫系統(tǒng)的水泵、空氣輸送系統(tǒng)的空氣泵、輸送泵及重整器的電加熱器供電，余下電能輸出。
[0018]所述換熱器與重整器之間還設(shè)有補償汽化裝置，該補償汽化裝置設(shè)有電加熱器，所述甲醇和水經(jīng)補償汽化裝置后可進一步汽化；所述燃料電池產(chǎn)生的電能還為補償汽化裝置的電加熱器供電。
[0019]所述第一水容器中的水為去離子水，所述集水器與燃料電池之間還安裝有壓力表。
[0020]由于本實用新型的水循環(huán)降溫系統(tǒng)采用了至少兩個水泵，因而使得本實用新型具有如下有益效果:其一、本實用新型每個水泵的功率相對于現(xiàn)有技術(shù)中單一水泵的功率要小得多，例如，若本實用新型設(shè)置十個水泵，那么本實用新型每個水泵的功率只需要現(xiàn)有技術(shù)中單一水泵功率的1/10即可；當燃料電池即時溫度較低時，只需要控制較少的水泵運轉(zhuǎn)；因此，本實用新型采用至少兩個水泵作為動力時，能極大減少空載，其整體功率較低，耗能小，占用較少燃料電池產(chǎn)生的電能；其二、本實用新型的水循環(huán)降溫系統(tǒng)采用至少兩個水泵后，當一個水泵發(fā)生故障時，水循環(huán)降溫系統(tǒng)的其他水泵還可以正常運轉(zhuǎn)，或者可以令待機的水泵頂替工作，因此，其安全性高，可以防止因水循環(huán)降溫系統(tǒng)癱瘓而直接損害燃料電池的問題；其三、較小功率的水泵噪音較小，有利于減少噪聲污染，并使本實用新型發(fā)電系統(tǒng)的應用領(lǐng)域更廣泛；其四、本實用新型采用至少兩個水泵，當水泵數(shù)量不夠時，可以方便地增加水泵，使得本實用新型的水泵數(shù)量能游刃有余地擴展。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0022]圖2為本實用新型一優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0023]圖3為本實用新型另一優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0024]圖中:1.燃料電池；2.水泵、3.第一水容器、4.集水器；5.空氣泵；6.集氣器；7.氣壓表、8.加濕器、9.加濕水泵、