CN104670390A - 一种以氢能源为燃料电池的电动自行车 - Google Patents

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Abstract

一种以氢能源为燃料电池的电动自行车，涉及一种电动自行车，包括仪表盘（1）、燃料***（2）、辅助***（3）、燃料电池堆（4）、控制***（5）、轮毂电机（6）、备用氢能源罐（7）、流量阀（10）、氢气储备罐（14）、输送管（16）、电线（17）；所述辅助***（3）包括启动***、冷却***、锂电池组（9），冷却***上设有冷却风扇（8）；自行车车把处装有仪表盘（1），在自行车前方的斜梁上设有燃料***（2），水平梁上设有辅助***（3）、燃料电池堆（4）、控制***（5）；在车架子的后上方装设备用氢能源罐（7）。该自行车没有锂电池动力电源供电，是以燃料电池电化学反应的发电方式，发电的燃料是氢能源，高效率利用能源又不污染环境。

Description

一种以氢能源为燃料电池的电动自行车
技术领域
    本发明涉及一种电动自行车，特别是涉及一种以氢能源为燃料电池的电动自行车。
背景技术
目前市场上的电动自行车以锂电池电源为主。锂电池充电时间长，容量有限，电动自行车只能在有限范围内行驶；而且当电量用尽，充电问题也困扰用户，目前国内还没有大量规范配套充电桩。另外，锂电池的前期、后期污染也是一个长期的环境问题。我们设计以氢能源作为电动自行车动力，将完全解决传统储能电池的动力来源、续航里程和污染问题。
以氢能源为燃料的电池电动自行车，将极大减少锂电池等高污染能源设备的使用，真正解决了能量耗尽后的补充问题。对于快递服务人员、以电动自行车为出行工具的上班族人群、短途购物休闲的老年人群等具有广阔的应用前景。甲醇乙醇来源广泛，尤其是广大农村地区、小城镇。因此标配甲醇重整器或乙醇重整器的氢能源电动自行车将具备最广泛的民用市场空间。对于国内环境污染的解决、提高单车的续行里程、提高工作效率等都具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以氢能源为燃料电池的电动自行车以燃料电池电化学反应的发电方式，发电的燃料是氢能源，高效率利用能源又不污染环境，氢能源燃料电池能量转化率高，增加交通工具的续航能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种以氢能源为燃料电池的电动自行车，所述自行车包括仪表盘、燃料***、辅助***、燃料电池堆、控制***、轮毂电机、备用氢能源罐、流量阀、氢气储备罐、输送管、电线；所述辅助***包括启动***、冷却***、锂电池组，冷却***上设有冷却风扇；自行车车把处装有仪表盘，在自行车前方的斜梁上设有燃料***，水平梁上设有辅助***、燃料电池堆、控制***；在车架子的后上方装设备用氢能源罐；锂电池组经电线与仪表盘相连，仪表盘经电线与控制***相连，控制***经电线与流量阀相连，冷却风扇经电线分别与燃料电池堆和控制***相连，燃料电池堆经电线与控制***相连，控制***经电线与轮毂电机相连，氢气储备罐经输送管与燃料电池堆相连构成完整的***。
一种以氢能源为燃料电池的电动自行车，所述自行车包括仪表盘、燃料***、辅助***、燃料电池堆、控制***、轮毂电机、备用氢能源罐、流量阀、氢气缓冲罐、甲醇或乙醇重整器、液压泵、甲醇或乙醇储罐、输送管、电线；所述辅助***包括启动***、冷却***、锂电池组，冷却***上设有冷却风扇；自行车车把处装有仪表盘，在自行车前方的斜梁上设有燃料***，水平梁上设有辅助***、燃料电池堆、控制***；在车架子的后上方装设备用氢能源罐；甲醇或乙醇储罐经输送管与液压泵相连，液压泵经输送管与甲醇或乙醇重整器相连，甲醇或乙醇重整器经输送管与氢气缓冲罐相连，氢气缓冲罐经输送管与燃料电池堆相连，燃料电池堆经电线分别与冷却风扇和控制***相连，控制***经电线分别与甲醇或乙醇重整器、轮毂电机和仪表盘相连；仪表盘经电线与锂电池组相连，锂电池组经电线与燃料电池堆相连构成完整的***。
本发明的优点与效果是：
1. 本发明氢能源燃料电池是一种以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的装置，是一项高效率利用能源而又不污染环境的新技术。
2. 本发明氢能源燃料电池电动自行车的氢能源燃料电池发，对环境零污染，而且氢能源燃料电池能量转化率高，可以更有效的利用能源，产生更多的电能，增加交通工具的续航能力，所以设计以氢燃料电池为电动自行车的动力更具优势。
3、本发明将极大减少锂电池等高污染能源设备的使用，真正解决了能量耗尽后的补充问题。对于快递服务人员、以电动自行车为出行工具的上班族人群、短途购物休闲的老年人群等具有广阔的应用前景。对于环境污染的解决、提高续航里程等都具有重要意义。对于氢能源来源相对稳定的地区，如广大农村地区、小城镇，氢能源电动自行车将具备最广泛的民用市场空间，最大限度解决污染、续航能力、与环境污染问题。
附图说明
    图1为本发明氢能源燃料电池电动自行车结构示意图；
 图2为本发明氢气燃料电池电动自行车动力装置图；
    图3为本发明甲醇或乙醇燃料电池电动自行车动力装置图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
图中部件：仪表盘 1、燃料*** 2、辅助*** 3、燃料电池堆 4、控制*** 5、轮毂电机 6、备用氢能源罐 7、冷却风扇 8、锂电池组 9、流量阀 10、氢气缓冲罐 11、甲醇或乙醇重整器 12、液压泵 13、氢气储罐14、甲醇或乙醇储罐 15、输送管 16、电线 17。
氢能源燃料电池是一种以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的装置，氢能源电动自行车的动力核心是氢燃料电池，主要有：仪表盘、燃料***、启动***、冷却***、控制***和轮毂电机等部分。
仪表盘：仪表盘是指示电动自行车的控制和运行状态。
锂电池组：燃料电池、甲醇重整器、乙醇重整器启动时需要有电源提供动力，设置了锂电池组作为辅助启动电源；
冷却***：燃料电池电堆发电时会产生热量，设置了冷却风扇将***热量移走降度，以保证燃料电堆长时间稳定运转；
控制***：控制***控制燃料电池电流输出到轮毂电机，轮毂电机运转驱动电动自行车行驶，控制***同时协调燃料***和冷却***配合燃料电堆发电供电。
制氢气部分按制氢原料不同分二类：如图2-3所示，一类是直接用氢气罐放出氢气发电，包括氢气储罐、流量阀、输送管组成；二类是用甲醇（或乙醇）为燃料，经过甲醇（或乙醇）重整器产生氢气发电，包括甲醇（乙醇）存储罐、甲醇（或乙醇）重整器、液压泵、氢气缓冲罐、流量阀、输送管、电线组成。上述两种方法产生的氢气通过统一的标准接口与燃料电池相连，为燃料电池提供氢气。将氢气储罐通过输送管直接与燃料电池堆连接，为燃料电池堆提供燃料。通入燃料氢气和氧气（空气）后燃料电池堆就可以产生直流电，经过电压调整后向电动自行车的轮毂电机送电，轮毂电机转动带动车轮旋转驱动电动自行车行驶。
实施例1
如图2所示，仪表盘、燃料电池堆、控制***、轮毂电机、冷却风扇、锂电池组、流量阀、氢气储罐、输送管、电线；
锂电池组经电线与仪表盘相连，仪表盘经电线与控制***相连，控制***经电线与流量阀相连，冷却风扇经电线分别与燃料电池堆和控制***相连，燃料电池堆经电线与控制***相连，控制***经电线与轮毂电机相连，氢气储备罐经输送管与燃料电池堆相连，为燃料电池堆提供燃料，通入燃料氢气和氧气（空气）后燃料电池就可以产生直流电，经过电压调整后向电动自行车的轮毂电机送电，轮毂电机转动带动车轮旋转驱动电动自行车行驶。
实施例2
如图3所示，仪表盘、燃料电池堆、控制***、轮毂电机、冷却风扇、锂电池组、流量阀、氢气缓冲罐、甲醇或乙醇重整罐、液压泵、甲醇或乙醇储罐、输送管、电线；
甲醇或乙醇储罐经输送管与液压泵相连，液压泵经输送管与甲醇或乙醇重整器相连，甲醇或乙醇重整器经输送管与氢气缓冲罐相连，氢气缓冲罐经输送管与燃料电池堆相连，燃料电池堆经电线分别与冷却风扇和控制***相连，控制***经电线分别与甲醇或乙醇重整器、轮毂电机和仪表盘相连；仪表盘经电线与锂电池组相连，锂电池组经电线与燃料电池堆相连。甲醇或乙醇储罐中甲醇或乙醇通过输送管进入甲醇或乙醇重整器，液压泵是为了加大压力，当压力达到1-5Mpa时，使甲醇或乙醇在甲醇或乙醇重整器内反应制得氢气，氢气通过氢气缓冲罐将制备好的氢气通过输送管与燃料电池堆相连，为燃料电池堆提供燃料。通入燃料氢气和氧气（空气）后燃料电池就可以产生直流电，经过电压调整后向电动自行车的轮毂电机送电，轮毂电机转动带动车轮旋转驱动电动自行车行驶。
表1 燃料电池电动自行车装置参数表
表1 燃料电池电动自行车装置参数表
序号 参数 数值
1 额定功率 250～1500 W
2 发电效率 约38 %
3 使用环境温度 -40～50℃
4 电堆工作温度 65～75℃
5 氧化剂 普通空气
6 燃料氢气纯度 >99.95%
7 电池使用寿命 大于2000 h

Claims (2)

1.一种以氢能源为燃料电池的电动自行车，其特征在于，所述自行车包括仪表盘（1）、燃料***（2）、辅助***（3）、燃料电池堆（4）、控制***（5）、轮毂电机（6）、备用氢能源罐（7）、流量阀（10）、氢气储备罐（14）、输送管（16）、电线（17）；所述辅助***（3）包括启动***、冷却***、锂电池组（9），冷却***上设有冷却风扇（8）；自行车车把处装有仪表盘（1），在自行车前方的斜梁上设有燃料***（2），水平梁上设有辅助***（3）、燃料电池堆（4）、控制***（5）；在车架子的后上方装设备用氢能源罐（7）；锂电池组（9）经电线（17）与仪表盘（1）相连，仪表盘（1）经电线（7）与控制***（5）相连，控制***（5）经电线（17）与流量阀（10）相连，冷却风扇（8）经电线（17）分别与燃料电池堆（4）和控制***（5）相连，燃料电池堆（4）经电线（17）与控制***（5）相连，控制***（5）经电线（17）与轮毂电机（6）相连，氢气储备罐（14）经输送管（16）与燃料电池堆（4）相连构成完整的***。
2.一种以氢能源为燃料电池的电动自行车，其特征在于，所述自行车包括仪表盘（1）、燃料***（2）、辅助***（3）、燃料电池堆（4）、控制***（5）、轮毂电机（6）、备用氢能源罐（7）、流量阀（10）、氢气缓冲罐（11）、甲醇或乙醇重整器（12）、液压泵（13）、甲醇或乙醇储罐（15）、输送管（16）、电线（17）；所述辅助***（3）包括启动***、冷却***、锂电池组（9），冷却***上设有冷却风扇（8）；自行车车把处装有仪表盘（1），在自行车前方的斜梁上设有燃料***（5），水平梁上设有辅助***（3）、燃料电池堆（4）、控制***（5）；在车架子的后上方装设备用氢能源罐（7）；甲醇或乙醇储罐（15）经输送管（16）与液压泵（13）相连，液压泵（13）经输送管（16）与甲醇或乙醇重整器（12）相连，甲醇或乙醇重整器（12）经输送管（16）与氢气缓冲罐（11）相连，氢气缓冲罐（11）经输送管（16）与燃料电池堆（4）相连，燃料电池堆（4）经电线（17）分别与冷却风扇（8）和控制***（5）相连，控制***（5）经电线（17）分别与甲醇或乙醇重整器（12）、轮毂电机（6）和仪表盘（1）相连；仪表盘（1）经电线（17）与锂电池组（9）相连，锂电池组（9）经电线（17）与燃料电池堆（4）相连构成完整的***。
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