CN107959035A - 氢燃料电池用的排放物回收循环制氢*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***。所述***包括制氢反应器、水箱、燃料电池，所述制氢反应器通过第一管道与所述水箱连通；所述水箱通过第二管道与所述制氢反应器连通；所述水箱通过第三管道与所述燃料电池的阳极连通；所述燃料电池的排水口与所述水箱通过第四管道连通。本方案将制氢结构与燃料电池结构相互结合，省去燃料电池内氢气的润湿部件，实现制氢、氢氧反应以及产物回收的一体化，使得燃料电池***结构更加紧凑，并实现了整个***的循环利用，从而降低能耗和成本。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***。
背景技术
燃料电池是一种将化学能转化成电能的新型能量转换装置。一般由三部分组成：阳极、阴极和电解质。其中，阳极发生的是氧化反应，氢气失电子，变成氢离子和电子，氢离子通过质子交换膜移动到阴极，而电子则通过外部电路运动到阴极，而这时候，由于电子的运动，所以就产生了电流。相对地，阴极发生还原反应，氧气、氢离子和电子结合成水排出去。
由于燃料电池对环境影响小、高效转化等优点，在新能源的开发中应运而生，成为了继水力，火电，核能之后***的发电装置，被视为未来的能源之星。
然而，目前氢燃料电池在氢气在进入到质子交换膜前，需要设计专门的加湿设备对氢气进行润湿，以保障燃料电池正常工作，致使整个燃料电池装置结构不紧凑，而且由于产生的水直接排放，循环利用率不高。
发明内容
针对目前燃料电池结构不紧凑、排放物不能实现有效回收和循环利用等问题，本发明实施例提供了一种氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***。
为了达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，包括制氢反应器、水箱、燃料电池，所述制氢反应器通过第一管道与所述水箱连通；
所述水箱通过第二管道与所述制氢反应器连通；
所述水箱通过第三管道与所述燃料电池的阳极连通；
所述燃料电池的排水口与所述水箱通过第四管道连通。
本发明上述实施例提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，由于制氢反应器产生的氢气直接通入水箱，通过水箱不仅过滤掉其他溶于水的杂质气体，而且还对氢气起到润湿作用，由水箱排出的润湿氢气，直接进入质子交换膜，与氧气发生反应，省去了燃料电池的润湿部件，而且通过管道将燃料电池的产物进行回收，实现制氢、氢氧反应以及产物回收的一体化，使得燃料电池***结构更加紧凑，并实现了整个***的循环利用，从而降低能耗和成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***示意图；
图2为本发明另一实施例提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***示意图；
图3为本发明实施例提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***中整流部件示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***。所述***包括制氢反应器1、水箱2、燃料电池3；
所述制氢反应器1通过第一管道a与所述水箱2连通；
所述水箱2通过第二管道b与所述制氢反应器1连通；
所述水箱2通过第三管道c与所述燃料电池3的阳极连通；
所述燃料电池的排水口与所述水箱2通过第四管道d连通。
其中，优选地，制氢反应器1中，发生水和金属反应制取氢气，使得制氢反应器1内产生的气体以氢气为主，同时掺杂少量其他杂质气体。当然也可以采用电解水反应制取氢气。
优选地，所述水箱2开设有出水口21、进水口22、进气口23和出气口24。
优选地，第一管道a将制氢反应器1产生的氢气导入到水箱2中，而且第一管道a由进气口23至少伸长至水箱2的中下部位，也就是第一管道a在水箱2的管道口至少伸至水箱2的液面以下，以避免水箱2内的水无法对制氢反应器1产生的氢气进行过滤除杂和润湿。无论水箱2内的液面上升还是下降，始终确保第一管道a的管道口不露出液面，可以通过上下调节第一管道a，使其没入液面。也可以将第一管道a在水箱2的管道口设置在距离水箱2底部不超过5mm的位置，以确保管道不露出液面。
优选地，第二管道b在水箱2的管道口在水箱2液面以下，第二管道b经过出水口21与制氢反应器1连通，实现水箱2中的水向制氢反应器1输送，供给制氢反应器1反应所需要的水源。
进一步优选地，所述第二管道b在连接水箱2和制氢反应器1时，设有水泵4，通过水泵4使得水箱2中的水源能够持续稳定供给制氢反应器2。无论水箱2内的液面上升还是下降，始终确保第二管道b的管道口不露出液面，可以通过上下调节第二管道b，使其没入液面。也可以将第二管道b在水箱2的管道口设置在距离水箱2底部不超过5mm的位置，以确保管道不露出液面。
优选地，第三管道c通过出气口24和燃料电池3的阳极进行连接，从而实现润湿的氢气向燃料电池3输送。所述出气口24开设于所述水箱2的上端沿，以使得经过水箱2润湿的氢气能够自然排出水箱2而进入到燃料电池3中，且所述第三管道c的管道口与所述水箱上端沿齐平。
进一步优选地，所述第三管道c中设置有整流部件5。
优选地，所述整流部件5包括气罐51、第一调压器52和第二调压器53，具体如图3所示。所述气罐51存储所述水箱2提供的氢气；所述第一调压器52调节所述气罐51排出的氢气量，所述第二调压器53调节进入所述气罐51的氢气量以及调节所述第一调压器52排出的氢气量。
优选地，所述第四管道d上设有水汽分离器6。所述水汽分离器6通过管道与尾气收集装置8连通；由所述尾气收集装置8对所述水汽分离器6分离的尾气进行收集，以避免不合格的尾气直接排放至空气中。而自水汽分离器6出来的水，经由所述第四管道d输送至水箱2中，并且所述第四管道d应当由进水口22至少伸长至水箱2的中下部位，也就是所述第四管道d至少伸至水箱2的液面以下，形成液封，以避免水箱2内的氢气进入所述第四管道d。
优选地，燃料电池3产生的电能供给主用电设备7，能满足各种用电负载的要求。所述主用电设备7为电机、灯泡、服务器以及储电装置等。
进一步优选地，如图2所示，水泵4与主用电设备7并联。当水泵4与主用电设备7并联时，燃料电池3产生的电能大部分供给用电设备，少部分供给水泵，从而实现***内部用电的自给自足，减少对外部电能的依赖。
更进一步优选地，在燃料电池3与水泵4之间，还设有电压调节装置9，通过电压调节装置9对燃料电池3的电能进行调压，以使得输送的电能能够适合用于水泵4。
本发明上述实施例提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，由于制氢反应器产生的氢气直接通入水箱，通过水箱不仅过滤掉其他溶于水的杂质气体，而且还对氢气起到润湿作用，由水箱排出的润湿氢气，直接进入质子交换膜，与氧气发生反应，省去了燃料电池的润湿部件，而且通过管道将燃料电池的产物进行回收，实现制氢、氢氧反应以及产物回收的一体化，使得燃料电池***结构更加紧凑，并实现了整个***的循环利用，从而降低能耗和成本。
如图1所示，在一实施例中，本发明所提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***工作过程如下：水泵4从水箱2抽取液态水，液态水从第二管道b经由出水口21进入制氢反应器1，制氢反应器1利用液态水制备产生氢气，所产生的氢气从第一管道a经由进气口23进入水箱2的液面以下，由水箱2中的水对氢气进行过滤和润湿；经过润湿的氢气，自第三管道c经由出气口24进入整流部件5，经过整流部件5的压力调节，润湿的氢气进入燃料电池3的阳极，与阴极进入的空气发生反应，产生电能，电能为主用电设备7所利用；燃料电池3反应产生的水经过第四管道进入到水汽分离器6中，水汽分离器6将燃料电池3排出的水汽进行分离，分离后的气体进入尾气收集装置，而分离的水，继续由第四管道d经由进水口22输送至水箱2内，从而实现水的循环利用。该***提高了物料的利用率，从而降低了生产成本。
如图2所示的另一实施例提供的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，工作过程与图1所示的实施例基本相同，所不同的是，本实施例中，燃料电池3产生的电能，大部分供给主用电设备7使用后，少部分用于水泵4的工作中，并且在用于水泵4之前，经过电压调节器9进行调压，使得电压符合水泵4的工作电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，包括制氢反应器、水箱、燃料电池，其特征在于：所述制氢反应器通过第一管道与所述水箱连通；
所述水箱通过第二管道与所述制氢反应器连通；
所述水箱通过第三管道与所述燃料电池的阳极连通；
所述燃料电池的排水口与所述水箱通过第四管道连通。
2.如权利要求1所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述第三管道设有整流部件；所述整流部件包括气罐、第一调压器和第二调压器；所述气罐存储所述水箱提供的氢气；所述第一调压器调节所述气罐排出的氢气量，所述第二调压器调节进入所述气罐的氢气量以及调节所述第一调压器排出的氢气量。
3.如权利要求1所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述第四管道设有水汽分离器。
4.如权利要求3所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述水汽分离器通过管道与尾气收集装置连通；由所述尾气收集装置对所述水汽分离器分离的尾气进行收集。
5.如权利要求1所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述第二管道设有水泵，所述水箱通过所述水泵向所述制氢反应器供水。
6.如权利要求1所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述燃料电池与主用电设备进行电连接。
7.如权利要求1所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述第一管道、第二管道及第四管道进入所述水箱的管道口均没入所述水箱的液面以下；所述第三管道的管道口与所述水箱顶部齐平。
8.如权利要求5所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述燃料电池与主用电设备进行电连接；所述主用电设备与所述水泵进行并联电连接。
9.如权利要求8所述的氢燃料电池用的排放物回收循环制氢***，其特征在于：所述主用电设备和所述水泵之间还安装有电压调节装置。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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