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[發明專利]一種氫燃料電池系統及其控制方法在審

專利信息
申請號: 201710377675.1 申請日: 2017-05-25
公開(公告)號: CN107171005A 公開(公告)日: 2017-09-15
發明(設計)人: 王亞斌;李曉峰;史衛澤 申請(專利權)人: 北京鑫海港億科技有限公司;北京理工大學
主分類號: H01M8/04089 分類號: H01M8/04089;H01M8/04701;H01M8/04746;H01M8/04828;H01M8/0606;H01M8/22
代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360 代理人: 王巖
地址: 101100 北*** 國省代碼: 北京;11
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 燃料電池 系統 及其 控制 方法
【權利要求書】:

1.一種氫燃料電池系統,其特征在于,所述氫燃料電池系統包括:溶液箱、液壓泵、高速電磁閥、反應室、三通閥、散熱器、氣液分離器、減壓閥、廢液箱、儲氫箱、反應室溫度傳感器、反應室壓力傳感器、散熱器溫度傳感器、儲氫箱壓力傳感器和控制器;其中,所述溶液箱內盛放反應溶液;所述溶液箱連接至液壓閥,通過高速電磁閥連接至反應室的入口;所述反應室的出口連接至三通閥的入口;所述三通閥的側面為入口,頂端為空氣出口,底端為液體出口;三通閥的液體出口連接至廢液箱;所述三通閥的空氣出口連接至散熱器,散熱器的出口連接至氣液分離器;所述氣液分離器的出口分別連接至減壓閥和廢液箱;減壓閥連接至儲氫箱;所述反應室內壁分別設置反應室溫度傳感器和反應室壓力傳感器;所述散熱器的進出口處分別設置散熱器溫度傳感器;所述儲氫箱內設置儲氫箱壓力傳感器;所述液壓泵、高速電磁閥、反應室溫度傳感器、反應室壓力傳感器、散熱器溫度傳感器和儲氫箱壓力傳感器分別連接至控制器;所述控制器通過反應室壓力傳感器實時測量反應室內的氣壓,當氣壓低于閾值時,控制器開啟液壓泵,抽取溶液箱中的反應溶液,經高速電磁閥加入反應室中;控制器通過控制高速電磁閥的通斷時間對加人溶液量進行微調,反應溶液在反應室內進行水解反應生成氫氣;水解反應的產物進入三通閥,在重力的作用下,氣體和液體分離;廢液經三通閥底端的液體出口進入廢液箱;氫氣和水汽通過三通閥頂端的氣體出口進入散熱器;散熱器降低水汽和氫氣的溫度,水汽變成了液態水經氣液分離器進入廢液箱;氫氣經氣液分離器進入減壓閥,再經過減壓閥進入儲氫箱,最后由調速閥調節供給燃料電池使用;控制器實時采集散熱器溫度傳感器的溫度信息,當溫度過高時,控制器報警或停機;控制器實時采集儲氫箱壓力傳感器的壓力信息,當儲氫箱的壓力過高時,控制器關閉液壓泵的電源;控制器根據需要設置壓力與溫度的變化參數,由反應溶液的濃度計算并控制反應溶液加入量,并由反饋的壓力與溫度信號自動調節液壓泵的電壓及高速電磁閥的通斷時間,從而精確控制反應室的壓力和溫度信號。

2.如權利要求1所述的氫燃料電池系統,其特征在于,所述反應室采用管式反應器,長度為200mm~300mm。

3.如權利要求1所述的氫燃料電池系統,其特征在于,在所述反應室內壁上設置篩網,篩網內盛放催化劑。

4.如權利要求1所述的氫燃料電池系統,其特征在于,所述反應室的管壁上均勻分布多個噴口,所述噴口的直徑為0.5mm~1mm。

5.如權利要求1所述的氫燃料電池系統,其特征在于,所述控制器包括AC/DC轉換單元、微處理器單元和隔離驅動單元;其中,所述反應室溫度傳感器、反應室壓力傳感器、散熱器溫度傳感器和儲氫箱壓力傳感器分別連接至AC/DC轉換單元;所述AC/DC轉換單元將模擬信號轉換為電信號傳輸至微處理器單元;所述微處理器單元控制隔離驅動單元,驅動液壓泵和高速電磁閥的啟動和關閉;所述微處理器單元還連接至外部的輸入輸出設備,從而實現對溫度和壓力的控制。

6.如權利要求1所述的氫燃料電池系統,其特征在于,所述液壓泵采用小功率液壓泵。

7.一種氫燃料電池系統的控制方法,其特征在于,所述控制方法包括以下步驟:

1)控制器通過反應室壓力傳感器實時測量反應室內的氣壓,當氣壓低于閾值時,控制器開啟液壓泵,抽取溶液箱中的反應溶液,經高速電磁閥加入反應室中;

2)控制器通過控制高速電磁閥的通斷時間對加人溶液量進行微調,反應溶液在反應室內進行水解反應生成氫氣;

3)水解反應的產物進入三通閥,在重力的作用下,氣體和液體分離;廢液經三通閥底端的液體出口進入廢液箱;

4)氫氣和水汽通過三通閥頂端的氣體出口進入散熱器;散熱器降低水汽和氫氣的溫度,水汽變成了液態水經氣液分離器進入廢液箱;

5)氫氣經氣液分離器進入減壓閥,再經過減壓閥進入儲氫箱;

6)由調速閥調節氫氣的輸出量,供給燃料電池使用;

7)控制器實時采集散熱器溫度傳感器的溫度信息,當溫度過高時,控制器報警或停機;控制器實時采集儲氫箱壓力傳感器的壓力信息,當儲氫箱的壓力過高時,控制器關閉液壓泵的電源;控制器根據需要設置壓力與溫度的變化參數,由反應溶液的濃度計算并控制反應溶液加入量,并由反饋的壓力與溫度信號自動調節液壓泵的電壓及高速電磁閥的通斷時間,從而精確控制反應室的壓力和溫度信號。

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