CN112572743A - 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力*** - Google Patents

一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力*** Download PDF

Info

Publication number
CN112572743A
CN112572743A CN202011298320.1A CN202011298320A CN112572743A CN 112572743 A CN112572743 A CN 112572743A CN 202011298320 A CN202011298320 A CN 202011298320A CN 112572743 A CN112572743 A CN 112572743A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
current power
power supply
energy
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011298320.1A
Other languages
English (en)
Inventor
秦江
马松松
郭发福
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202011298320.1A priority Critical patent/CN112572743A/zh
Publication of CN112572743A publication Critical patent/CN112572743A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B63H2021/171—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor making use of photovoltaic energy conversion, e.g. using solar panels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，包括：光伏发电机组、海水制氢装置、空气浓缩装置、燃料电池、交流供电装置、直流供电装置和船舶电力推进装置；光伏发电机组分别与海水制氢装置及直流电网相连接；海水制氢装置分别与空气浓缩装置、燃料电池及交流供电装置相连接；空气浓缩装置与燃料电池相连接；燃料电池分别与交流供电装置和直流供电装置相连接；直流供电装置与船舶电力推进装置相连接；交流供电装置与船舶上的用电设备相连接，维持船舶的日常用电需求；使用清洁能源解决船舶电力分配以及污染排放问题，多模块高效结合，提高能源的综合利用效能，为船舶提供更为稳定的电能输出。

Description

一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***
技术领域
本发明涉及船用综合电力***技术领域，特别涉及一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***。
背景技术
船舶电力推进作为船舶的新型推进动力形式，由于其性能的高效率、高可靠性以及高自动化运行操作、维护成本低，将成为今后大型水面船舶最受关注的主推进***。世界各国在船舶电力推进都进行了深入的研究，国外已经开发了多种类型的电力推进***，并应用于多型船舶上，如美国的DG 1000驱逐舰和英国皇家海军45型驱逐舰。
柴油机、燃气轮机等传统的船舶电推进***的发电装置主要以化石能源为原料，随着传统化石能源危机以及环境污染等问题的不断加重，清洁的新能源发电变得越来越重要。
燃料电池通过电化学反应将碳氢化合物燃料的化学能直接转化为电能，其最大的优势是高效、洁净，燃料来源广泛，运行安全可靠。随着燃料电池技术的不断发展，燃料电池船舶逐渐受到人们的青睐。燃料电池应用于船舶电力推进领域，在同等燃料量下相比传统热机可以显著提高船舶续航力，反应产物是水降低水域生态破坏，同时燃料电池易于集成，方便船舶布局设计，节约空间。燃料电池应用于军事舰船，燃料电池可以减少噪音、红外污染等，使海军舰艇具有更好的隐蔽性。
但常规船舶的供电***单一，无法做到多种模块统一结合供电；多采用化石能源进行发电，污染排放严重，因此，我们迫切需要一种新型的高效的多模块化清洁能源发电***。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，解决了当前船舶供电模块单一，无法做到多模块统一结合及使用化石能源发电污染排放严重的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，包括：光伏发电机组、海水制氢装置、空气浓缩装置、燃料电池、直流供电装置和船舶电力推进装置；
所述光伏发电机组分别与海水制氢装置及直流电网相连接；
所述海水制氢装置分别与空气浓缩装置及燃料电池相连接；
所述空气浓缩装置与燃料电池相连接；
所述燃料电池分别与交流供电装置和直流供电装置相连接；
所述直流供电装置与船舶电力推进装置相连接。
进一步地，所述海水制氢装置包括：电解池、闪蒸器、蒸发器、海水池和淡水池；
所述电解池与光伏发电机组电性连接，所述电解池的入口端通过管道与所述闪蒸器相连接，所述电解池的出口分别与燃料电池的阳极及交流供电装置相连接；
所述海水池的出口端通过管道与所述蒸发器冷流侧和闪蒸器的冷流侧相连接，所述闪蒸器的出口端通过管道与淡水池入口端相连接；
所述蒸发器和闪蒸器的热流侧依次与交流供电装置及空气浓缩装置相连接。
进一步地，所述空气浓缩装置包括：涡轮、压缩机和增湿器；
所述涡轮依次与所述蒸发器和闪蒸器的热流侧及压缩机相连接；
所述压缩机与所述增湿器相连接；
所述增湿器的出口端通过管道与燃料电池的阴极相连接。
进一步地，所述涡轮与压缩机之间设有转动轴，涡轮通过带动转动轴来带动同轴的压缩机转动。
进一步地，还包括：交流供电装置；所述交流供电装置包括：燃烧室、低温热气机、传动结构和发电机；
所述燃烧室的入口端通过管道分别与电解池出口端及燃料电池出口端相连接，所述燃烧室的出口依次与所述闪蒸器热流侧、蒸发器热流侧及涡轮入口相连接，所述燃烧室与低温热气机一体化连接；
所述低温热气机与传动机构相连接，所述传递机构与发电机相连接。
进一步地，所述燃烧室的高温壁面向腔内内凹；
所述低温热气机的热腔壁面嵌入所述内凹处，与所述燃烧室的高温壁面紧密贴合，并通过法兰和螺栓固定连接。
进一步地，所述燃料电池为低温质子交换膜燃料电池；
所述燃料电池与交流供电装置通过管道相连接；
所述燃料电池的阴极与直流供电装置电性连接。
进一步地，所述直流供电装置包括：蓄电池和直流电网；
所述光伏发电机组与所述蓄电池电性连接，所述蓄电池与直流电网电性连接；
所述燃料电池的阴极与所述直流电网电性连接；
所述直流电网与所述船舶电力推进装置电性连接。
进一步地，所述船舶电力推进装置包括：逆变器、推进电机及螺旋桨；
所述直流电网与逆变器电性连接，所述逆变器电性连接推进电机；
所述推进电机的动力输出端与所述螺旋桨相连接。
本发明所采取的技术方案的有益效果为：
本发明所提供的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，使用太阳能和氢气等清洁能源为船舶进行供电，有利于海洋保护海洋的生态环境，并且减少了化石能源等不可再生能源的使用，绿色环保；此外有机结合了多种清洁能源，将不同模块统一为一个整体为船舶提供更为稳定的电能输出。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚的描述本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍。附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***结构示意图；
图2为本发明提供的燃烧室与低温热气机的局部连接关系图；
附图中：1为光伏发电机组、2为电解池、3为燃料电池、4为压缩机、5为增湿器、6为燃烧室、7为低温热气机、7-1为法兰、7-2为螺栓、8为传动机构、9为发电机、10为海水池、11为闪蒸器、12为蒸发器、13为淡水池、14为涡轮、15为蓄电池、16为直流电网、17为逆变器、18为推进电机、19为螺旋桨。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1，一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***包括：光伏发电机组1、海水制氢装置、空气浓缩装置、燃料电池3、直流供电装置和船舶电力推进装置；
光伏发电机组1分别与海水制氢装置及直流电网16相连接；
海水制氢装置分别与空气浓缩装置及燃料电池3相连接；
空气浓缩装置与燃料电池3相连接；
燃料电池3分别与交流供电装置和直流供电装置相连接；
直流供电装置与船舶电力推进装置相连接；
本发明所提供的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，使用太阳能和氢气等清洁能源为船舶进行供电，有利于海洋保护海洋的生态环境，并且减少了化石能源等不可再生能源的使用，绿色环保；此外有机结合了多种清洁能源，将不同模块统一为一个整体为船舶提供更为稳定的电能输出。
如图1所示，本发明混合多能的动力***包括：光伏发电机组1、电解池2、燃料电池3、压缩机4、增湿器5、燃烧室6、低温热气机7、传动机构8、发电机9、海水池10、闪蒸器11、蒸发器12、淡水池13、涡轮14、蓄电池15、直流电网16、逆变器17、推进电机18和螺旋桨19，电解池2出口分别与燃料电池3阳极、燃烧室6相连，压缩机4、增湿器5与燃料电池3的阴极依次连接，燃料电池3出口与燃烧室6入口相连，燃烧室6出口依次与闪蒸器11热流侧、蒸发器12热流测、涡轮14入口相连，海水池10出口依次与蒸发器12冷流侧、闪蒸器11冷流侧、淡水池13入口相连，涡轮14带动同轴压缩机4转动，燃烧室6的高温壁面与低温热气机7热腔壁面一体化连接，低温热气机7与传动机构8、发电机9依次连接，在直流电能得产生配给方面，光伏发电机组1与电解池2、蓄电池15相连，蓄电池15、燃料电池3分别与直流电网16输入端相连，直流电网16输出端与逆变器17相连，逆变器17与推进电机18相连，推进电机18与螺旋桨19相连。
在一个实施例中，海水制氢装置包括：电解池2、闪蒸器11、蒸发器12、海水池10和淡水池13；
电解池2与光伏发电机组1电性连接，电解池2的入口端通过管道与闪蒸器11相连接，电解池2的出口分别与燃料电池3的阳极及交流供电装置相连接；
海水池10的出口端通过管道与蒸发器12冷流侧和闪蒸器11的冷流侧相连接，闪蒸器11的出口端通过管道与淡水池13入口端相连接；
蒸发器12和闪蒸器11的热流侧依次与交流供电装置及空气浓缩装置相连接。
在本实施例中，充分利用还是的可再生清洁能源，将太阳能转换为清洁的氢能源，海水经过闪蒸器11和蒸发器12的淡化后进行电解制氢，将产生的氢气作为燃料电池3的还原剂。
由光伏发电机组1将太阳能转化为电能，与电解池2电性连接，将部分转化而来的电能用于电解池2制备氢气，海水从海水池10中抽出依次经过闪蒸器11冷流侧、蒸发器12冷流侧，高温燃气由燃烧室6出口依次与闪蒸器11热流侧、蒸发器12热流测，海水经过淡化后进入电解池2发生水的电解反应，多余的淡水储存在淡水池13中。
其中，淡水池13内存储的淡水可以循环使用，也可以作为船舶上的船员及乘客的饮用水，可以将多余的淡水流经过滤器和水软化器，对淡水水质进行优化，使淡水变为纯净、可饮用的软水。
在一个实施例中，空气浓缩装置包括：涡轮14、压缩机4和增湿器5；
涡轮14依次与蒸发器12和闪蒸器11的热流侧及压缩机4相连接；
压缩机4与增湿器5相连接；
增湿器5的出口端通过管道与燃料电池3的阴极相连接。
在本实施例中，涡轮14带动压缩机4压缩空气，增湿器5用于加湿压缩空气，提高作为氧化剂的氧气的浓度，进一步保证在燃料电池3内的氧化还原效应，保证燃料电池3的电能供给稳定。
在一个实施例中，涡轮14与压缩机4之间设有转动轴，涡轮14通过带动转动轴来是同轴的压缩机4转动。在本实施例中，通过涡轮增压结构，保证氧化剂的浓度，进一步提高燃料电池3的氧化还原效率，从而提高燃料电池3的转化率。
在一个实施例中，还包括交流供电装置，交流供电装置包括：燃烧室6、低温热气机7、传动结构和发电机9；
燃烧室6的入口端通过管道分别与电解池2出口端及燃料电池3出口端相连接，燃烧室6的出口依次与闪蒸器11热流侧、蒸发器12热流侧及涡轮14入口相连接，燃烧室6与低温热气机7一体化连接；
低温热气机7依次与传动机构8和发电机9相连接。
交流供电装置作为维持船舶日常用电需求的供电装置，比如，日常照明及为船上的用电装置的供电，也可以与船舶推进装置中的推进电机18相连接，作为船舶推进备用电能源。
燃烧室6的入口端与电解池2出口端通过管道相连接，电解池2电解所制备的氢气可通过管道传输至燃烧室6内。
燃烧室6的出口通过管道依次与闪蒸器11热流侧、蒸发器12热流侧及涡轮14入口相连接，燃烧室6与低温热气机7一体化连接；本发明实施例采用燃烧室6热气机发电结构、涡轮增压结构来回收燃料电池3排气的低品质余热，提高能源的利用率。
低温热气机7是热气机，是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机，通过传动机构8带动发动机输出交流电能。
参照图2，在一个实施例中，燃烧室6的高温壁面向腔内内凹，在凹陷处的两端设置有法兰7-1和螺栓7-2；
低温热气机7的热腔壁面适配***凹陷内，与燃烧室6的高温壁面紧密贴合，并通过法兰7-1和螺栓7-2固定，实现燃烧室6与低温热气机7的一体化连接。
如图2所示，在本实施例中，燃烧室6其高温壁面向腔内内凹，在凹陷处的两端设置有法兰7-1和螺栓7-2，低温热气机7的热腔壁面适配***凹陷中。燃烧室6与低温热气机7的一体化连接，进一步节省了不必要的能源输出，仅需燃烧室6的热能传递便可带动低温热气机7工作，提高了能源的利用效率。
在一个实施例中，燃料电池3为低温质子交换膜燃料电池3；
燃料电池3与交流供电装置通过管道相连接；
燃料电池3的阴极与直流供电装置电性连接。
在本实施例中，燃料电池3发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。燃料电池3所产生的尾气及低温余热传递至燃烧室6内，燃料电池3的阴极与直流电网16电性连接，将电池所产生的大量电能传递至直流电网16，高效回收燃料电池3排气的低品质余热，提高能源的综合利用效能，实现船舶高效率、高可靠性、高自动化的电力推进。
在一个实施例中，直流供电装置包括：蓄电池15和直流电网16；
光伏发电机组1与蓄电池15电性连接，蓄电池15与直流电网16电性连接；
燃料电池3的阴极与直流电网16电性连接；
直流电网16与船舶电力推进装置电性连接。
在本实施例中，光伏发电机组1与蓄电池15电性连接，光伏发电机组1将光能转化为电能，一部分用于电解池2电解制备氢气，另一部分用于为蓄电池15提供电能，蓄电池15与直流电网16电性连接，通过与光伏发电机组1及蓄电池15电性连接，及燃料电池3将燃烧所产生的电能传递给直流电网16等多个途径，直流电网16作为船舶的电力推进主要能源，直流电网16采用多个供电途径，保证直流电网16的电能来源不会同时断缺，并且使船舶前进的动能更为强劲。
在一个实施例中，船舶电力推进装置包括：逆变器17、推进电机18及螺旋桨19；
直流电网16与逆变器17电性连接，逆变器17电性连接推进电机18；
推进电机的动力输出端与螺旋桨19相连接。
在本实施例中，直流电网16所提供的直流电通过逆变器17转换为交流电，交流电流入推进电机18，并由推进电机18带动螺旋桨19推进船舶前进，推进电机18可以设有多组，本发明不对推进电机18的数目进行限定，需要时可根据实际情况来决定推进电机18和螺旋桨19的数目，此外，本发明的交流供电装置所产生的的交流电也可以作为船舶推进装置的备用电源，进一步提高船舶的前进动力。
本发明将太阳能、氢能、机械能、电能相互结合利用，实现多能互补利用。光伏发电机组1将太阳能转化为电能，一部分用于电解池2淡水电解反应，多余电能储存在蓄电池15中；燃料电池3以氢气作为还原剂，空气作为氧化剂进行高效的电化学反应，产生大量的电能；氢气的化学能在燃烧室6中燃烧放热，通过低温热气机7、传动机构8和发电机9等进一步将机械能转化为电能。
本发明应用能量梯级利用的思想，将高品质能量和低品质能量的利用相互结合，提高能量综合利用效果。
下面将提供一个具体实施例来帮助理解本申请：
本发明实施例所提供的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***包括：光伏发电机组1、电解池2、燃料电池3、压缩机4、增湿器5、燃烧室6、低温热气机7、传动机构8、发电机9、海水池10、闪蒸器11、蒸发器12、淡水池13、涡轮14、蓄电池15、直流电网16、逆变器17、推进电机18和螺旋桨19，电解池2出口分别与燃料电池3阳极、燃烧室6相连，压缩机4、增湿器5与燃料电池3的阴极依次连接，燃料电池3出口与燃烧室6入口相连，燃烧室6出口依次与闪蒸器11热流侧、蒸发器12热流测、涡轮14入口相连，海水池10出口依次与蒸发器12冷流侧、闪蒸器11冷流侧、淡水池13入口相连，涡轮14带动同轴压缩机4转动，燃烧室6的高温壁面与低温热气机7热腔壁面一体化连接，低温热气机7与传动机构8、发电机9依次连接，在直流电能得产生配给方面，光伏发电机组1与电解池2、蓄电池15相连，蓄电池15、燃料电池3分别与直流电网16输入端相连，直流电网16输出端与逆变器17相连，逆变器17与推进电机18相连，推进电机18与螺旋桨19相连。
直流电网16方面，压缩机4、增湿器5用于空气的增压加湿，提高氧气/氧化剂的浓度，电解池2发生淡水电解反应为燃料电池3提供氢气/还原剂，燃料电池3产生电能；光伏发电机组1产生的电能一部分用于电解池2淡水电解反应，多余电能储存在蓄电池15中；燃料电池3和蓄电池15构成直流电网16的输入端，直流电网16上的电能经过逆变器17输送给推进电机18、螺旋桨19用于船舶的电力推进。
交流电网方面，燃烧室6、低温热气机7进一步利用燃料电池3尾气和燃料，产生电能供给船舶的其他电力需求。
海水制氢方面，海水从海水池10中抽出依次经过闪蒸器11冷流侧、蒸发器12冷流侧，高温燃气由燃烧室6出口依次与闪蒸器11热流侧、蒸发器12热流测，海水经过淡化后进入电解池2发生水的电解反应，多余的淡水储存在淡水池13中。
本发明实施例所提供的混合多能动力***，充分利用海上的可再生能源，将太阳能转换为清洁的氢能源，使船舶电力***供电的动力全部来自新能源，提高了新能源的利用效率，有助于降低船舶运营成本。
低温热气机7为外燃机，可以保证较高的燃烧效率，同时燃料电池3电化学反应的产物只有水，降低了船舶的污染物排放。
燃料电池3、燃烧室6、低温热气机7及涡轮增压等结构的综合利用改善***循环效率以及电力输出特性，燃料电池3尾气中低品质余热在燃烧室6中被回收利用高效转化为低温热气机7的机械能，提高能量的综合利用效果和能量密度。
燃料电池3发电***、蓄电池15辅助发电***为船舶电力推进***供电，交流供电装置提供了船舶上其他设备的电能，相互独立运行，方便船舶的控制和操作。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，包括：光伏发电机组、海水制氢装置、空气浓缩装置、燃料电池、直流供电装置和船舶电力推进装置；
所述光伏发电机组分别与海水制氢装置及直流电网相连接；
所述海水制氢装置分别与空气浓缩装置及燃料电池相连接；
所述空气浓缩装置与燃料电池相连接；
所述燃料电池分别与交流供电装置和直流供电装置相连接；
所述直流供电装置与船舶电力推进装置相连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述海水制氢装置包括：电解池、闪蒸器、蒸发器、海水池和淡水池；
所述电解池与光伏发电机组电性连接，所述电解池的入口端通过管道与所述闪蒸器相连接，所述电解池的出口分别与燃料电池的阳极及交流供电装置相连接；
所述海水池的出口端通过管道与所述蒸发器冷流侧和闪蒸器的冷流侧相连接，所述闪蒸器的出口端通过管道与淡水池入口端相连接；
所述蒸发器和闪蒸器的热流侧依次与交流供电装置及空气浓缩装置相连接。
3.根据权利要求2所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述空气浓缩装置包括：涡轮、压缩机和增湿器；
所述涡轮依次与所述蒸发器和闪蒸器的热流侧及压缩机相连接；
所述压缩机与所述增湿器相连接；
所述增湿器的出口端通过管道与燃料电池的阴极相连接。
4.根据权利要求3所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述涡轮与压缩机之间设有转动轴，涡轮通过带动转动轴来带动同轴的压缩机转动。
5.根据权利要求1所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，还包括：交流供电装置；所述交流供电装置包括：燃烧室、低温热气机、传动结构和发电机；
所述燃烧室的入口端通过管道分别与电解池出口端及燃料电池出口端相连接，所述燃烧室的出口依次与所述闪蒸器热流侧、蒸发器热流侧及涡轮入口相连接，所述燃烧室与低温热气机一体化连接；
所述低温热气机与传动机构相连接，所述传递机构与发电机相连接。
6.根据权利要求5所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述燃烧室的高温壁面向腔内内凹；
所述低温热气机的热腔壁面嵌入所述内凹处，与所述燃烧室的高温壁面紧密贴合，并通过法兰和螺栓固定连接。
7.根据权利要求3所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述燃料电池为低温质子交换膜燃料电池；
所述燃料电池与交流供电装置通过管道相连接；
所述燃料电池的阴极与直流供电装置电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述直流供电装置包括：蓄电池和直流电网；
所述光伏发电机组与所述蓄电池电性连接，所述蓄电池与直流电网电性连接；
所述燃料电池的阴极与所述直流电网电性连接；
所述直流电网与所述船舶电力推进装置电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***，其特征在于，所述船舶电力推进装置包括：逆变器、推进电机及螺旋桨；
所述直流电网与逆变器电性连接，所述逆变器电性连接推进电机；
所述推进电机的动力输出端与所述螺旋桨相连接。
CN202011298320.1A 2020-11-18 2020-11-18 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力*** Pending CN112572743A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011298320.1A CN112572743A (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011298320.1A CN112572743A (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112572743A true CN112572743A (zh) 2021-03-30

Family

ID=75123345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011298320.1A Pending CN112572743A (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112572743A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114044119A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 青岛科技大学 一种利用氨燃料的船舶多动力源电力推进***
CN114142791A (zh) * 2021-11-19 2022-03-04 中国计量大学 一种多能互补的船舶用全天候淡-热-电联供***
CN114597953A (zh) * 2022-05-07 2022-06-07 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 深远海多种资源联合开发利用的综合能源***及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61259795A (ja) * 1985-05-13 1986-11-18 Babcock Hitachi Kk 燃料電池−海水淡水化機複合装置
JP2005145218A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 洋上水素製造設備及び水素製造輸送システム
CN1930714A (zh) * 2004-03-17 2007-03-14 丰田自动车株式会社 燃料电池***及其控制方法
CN106208910A (zh) * 2016-08-27 2016-12-07 温州集智科技有限公司 一种基于海洋能、太阳能和氢能的互补发电***
CN107026471A (zh) * 2017-04-10 2017-08-08 河北工程大学 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电***
CN107285544A (zh) * 2017-07-24 2017-10-24 浙江海洋大学 一种基于风光互补发电和氢能供电的海水淡化***
CN107888126A (zh) * 2017-12-06 2018-04-06 武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司 氢能和太阳能互补的热电联供***及其工作方法
CN109252959A (zh) * 2018-09-27 2019-01-22 武汉理工大学 船用固体氧化物燃料电池与注蒸汽燃气轮机联合发电***及方法
TWM587149U (zh) * 2019-07-10 2019-12-01 徐子圭 船舶動力裝置
CN110601231A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 无锡马丁格林光伏科技有限公司 一种基于光伏制氢储能的光伏和燃料电池一体化发电***
CN110654520A (zh) * 2019-09-26 2020-01-07 哈尔滨工程大学 一种采用燃料电池船舶直流组网***和应用此***的船舶

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61259795A (ja) * 1985-05-13 1986-11-18 Babcock Hitachi Kk 燃料電池−海水淡水化機複合装置
JP2005145218A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 洋上水素製造設備及び水素製造輸送システム
CN1930714A (zh) * 2004-03-17 2007-03-14 丰田自动车株式会社 燃料电池***及其控制方法
CN106208910A (zh) * 2016-08-27 2016-12-07 温州集智科技有限公司 一种基于海洋能、太阳能和氢能的互补发电***
CN107026471A (zh) * 2017-04-10 2017-08-08 河北工程大学 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电***
CN107285544A (zh) * 2017-07-24 2017-10-24 浙江海洋大学 一种基于风光互补发电和氢能供电的海水淡化***
CN107888126A (zh) * 2017-12-06 2018-04-06 武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司 氢能和太阳能互补的热电联供***及其工作方法
CN109252959A (zh) * 2018-09-27 2019-01-22 武汉理工大学 船用固体氧化物燃料电池与注蒸汽燃气轮机联合发电***及方法
TWM587149U (zh) * 2019-07-10 2019-12-01 徐子圭 船舶動力裝置
CN110601231A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 无锡马丁格林光伏科技有限公司 一种基于光伏制氢储能的光伏和燃料电池一体化发电***
CN110654520A (zh) * 2019-09-26 2020-01-07 哈尔滨工程大学 一种采用燃料电池船舶直流组网***和应用此***的船舶

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114044119A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 青岛科技大学 一种利用氨燃料的船舶多动力源电力推进***
CN114044119B (zh) * 2021-11-11 2024-03-08 青岛科技大学 一种利用氨燃料的船舶多动力源电力推进***
CN114142791A (zh) * 2021-11-19 2022-03-04 中国计量大学 一种多能互补的船舶用全天候淡-热-电联供***
CN114142791B (zh) * 2021-11-19 2024-04-26 中国计量大学 一种多能互补的船舶用全天候淡-热-电联供***
CN114597953A (zh) * 2022-05-07 2022-06-07 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 深远海多种资源联合开发利用的综合能源***及方法
CN114597953B (zh) * 2022-05-07 2022-10-04 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 深远海多种资源联合开发利用的综合能源***及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104145420B (zh) 可再生能源发电***
CN107893237B (zh) 基于高温电解水蒸气制氢技术的加氢站
CN112572743A (zh) 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力***
CN106285802B (zh) 一种发电方法及发电装置
CN114142791B (zh) 一种多能互补的船舶用全天候淡-热-电联供***
CN110654520A (zh) 一种采用燃料电池船舶直流组网***和应用此***的船舶
CN113446757B (zh) 基于氢能的风-火耦合冷热电联供***
CN113889648B (zh) 一种mw级热电联供燃料电池电站
CN112448413A (zh) 一种近零碳排放的分布式能源供给***及方法
CN110690855A (zh) 一种基于氢储能的新型净零能耗建筑的能源***
CN107026471A (zh) 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电***
CN112634082A (zh) 一种岛礁综合能源保障***
CN210297269U (zh) 一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电***
CN213341659U (zh) 一种近零碳排放的分布式能源供给***
CN112003309B (zh) 一种电力调峰***
CN112832943A (zh) 一种基于海流能的淡-氢联供海水资源综合利用***
CN111532413A (zh) 一种余热回收耦合太阳能水氢循环的船舶动力***
CN115751767A (zh) 一种多***耦合的热电水联供***及方法
CN115354345A (zh) 光伏光热耦合共电解结合垃圾发电的综合能源***及其工艺方法
CN114412599A (zh) 一种电解制氢耦合燃气轮机发电***
CN114893156A (zh) 一种海上风电制氢耦合可燃冰开采与储运***及方法
JPH0492374A (ja) エネルギーシステム
CN114032563A (zh) 一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解***
CN206221012U (zh) 一种发电装置
CN217002067U (zh) 一种电解制氢耦合燃气轮机发电***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210330

RJ01 Rejection of invention patent application after publication