CN203112493U - 一种太阳能燃料电池汽车*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能燃料电池汽车***,涉及燃料电池汽车技术领域,包括燃料电池供电的汽车,汽车上安装有太阳能供电制氢***、燃料电池供氢***和燃料电池;所述太阳能供电制氢***结构包括电解槽、太阳能电池板储水箱、质子交换膜、气水分离器、氢气储罐、氢气压缩机、储氢钢瓶;所述燃料电池供氢***包括储液罐、冷热交换器、反应罐、催化剂、NaBH4试剂罐和净化器。它采用太阳能制氢和NaBH4水解发生氢气这两套***为汽车的燃料电池提供氢气,保证汽车正常运行,同时,NaBH4水解发生氢气其方法安全,制氢纯度高。

Description

一种太阳能燃料电池汽车***
技术领域:
本实用新型涉及燃料电池汽车技术领域,更具体地说涉及一种采用太阳能供电制氢和NaBH4水解制氢供燃料电池的汽车***。 
背景技术:
目前,人们研究的为燃料电池供氢的方式主要有物理法和化学法两大类。物理法有:高压钢瓶储存供给法,低温液化氢法,玻璃微球储存,活性炭吸附储存氧化铁吸附储存等。化学法主要有:金属氢化物储存,有机液态氢化物储存,无机物储存等。 
一般燃料电池汽车供氢均是直接将氢存储到汽车内的储氢装置中运行,用完后需要充气,非常不便,而有些太阳能汽车其通过太阳能直接供电,太阳能供电的弊端也就是当光线不足或者温度过高时会降低太阳能制电的效率,影响使用,使汽车动力提供不足。 
实用新型内容:
本实用新型的目的就是针对现有技术之不足,而提供一种太阳能燃料电池汽车***,它采用太阳能制氢和NaBH4水解发生氢气这两套***为汽车的燃料电池提供氢气,保证汽车随时随地正常运行,同时,NaBH 4水解发生氢气其方法安全,制氢纯度高。 
本实用新型的技术解决措施如下: 
一种太阳能燃料电池汽车***,包括燃料电池供电的汽车,汽车上安装有太阳能供电制氢***和燃料电池供氢***; 
所述太阳能供电制氢***结构为,电解槽的阳极和阴极分别接在太阳能电池板的正负极上,需电解的纯水通过水泵由储水箱处抽至靠近电解槽的阳极的电解水流道中进行电解制氢,阳极和阴极贴在质子交换膜上,电解槽的阴极侧的供氢通道与气水分离器的进口相连通,气水分离器的出气口与氢气储罐的进气口相连通,气水分离器的出水口与储水箱的进水口相连通,氢气储罐的出气口与氢气压缩机的进气口相连通,氢气压缩机的出气口与储氢钢瓶相连通,储氢钢瓶的出气口与燃料电池进气口相连通,储氢钢瓶的出气口上装有阀门; 
所述燃料电池供氢***结构为,储液罐内储存有浓度15~30%的NaBO4溶液,储液罐内固定有冷热交换器;储液罐的出液管一端与输液泵的进液口,输液泵的出液口与连接管的一端相连通,连接管的另一端伸入反应罐中,水冷管一端与冷热交换器的进水口相连通、另一端与水泵的出水管相连通,水液回流管一端与冷热交换器的出水口相连通、另一端与储水箱进水口相连通,水冷管一部分在反应罐内;反应罐内放置有催化剂架,反应罐上设有加试剂口,催化剂放置在催化剂架上,NaBH4试剂罐通过连接泵将NaBH4试剂抽到加试剂口进入反应罐中,反应罐与冷热交换器蒸汽管道通接,冷热交换器的出气口管道通接净化器,净化器的出气口通接燃料电池进气口。 
所述太阳能供电制氢***的太阳能电池板固定在汽车的车顶上。 
所述燃料电池供氢***和除太阳能电池板外的太阳能供电制氢 ***的其他部件均设置在汽车内部。 
冷热交换器与净化器通接管道上安装有一级冷凝分离器和二级冷凝分离器,一级冷凝分离器的出气口通接二级冷凝分离器的进气口,二级冷凝分离器的出气口通接净化器进气口。 
所述阳极和阴极为具有催化作用的多孔铂材料制成;所述电解槽为聚合物电解槽。 
所述催化剂为在泡沫镍片上粘接固定有Co-B粉和纸浆沫的混合物。 
本实用新型的有益效果在于: 
1、它采用太阳能制氢和NaBH4水解发生氢气这两套***为汽车的燃料电池提供氢气,保证汽车正常运行,同时,NaBH4水解发生氢气其方法安全,制氢纯度高,可随时制氢。 
2、硼氢化钠溶液在pH值大于11的碱性溶液中,性能稳定不会释氢,只有在特定触媒剂的作用下才会释出氢,NaBH4溶液通过加入稳定剂与抑制剂后呈隋性状态,因此可高度保证使用时的安全性和可靠性。 
3、燃料电池的NaBH4水解制氢产生的热量通过冷热交换器的水冷管降温,同时,水冷管将热量带到了储液罐中,使储液罐内的温度恒定,提高反应速度。 
4、催化剂为在泡沫镍片上粘接固定有Co-B粉和纸浆沫的混合物,此催化剂使用完后可以回收再利用,降低成本。 
附图说明:
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明: 
图1为本实用新型的结构示意图; 
图2为本实用新型的燃料电池供氢***的原理图; 
图3为本实用新型的太阳能电池板安装在汽车上的结构示意图; 
图4为催化剂的结构示意图。 
具体实施方式:
以下所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不因此而限定本实用新型的保护范围。 
实施例:见图1至图4所示,一种太阳能燃料电池汽车***,包括燃料电池供电的汽车10,汽车10上安装有太阳能供电制氢***100和燃料电池供氢***200; 
所述太阳能供电制氢***100结构为,电解槽12的阳极121和阴极122分别接在太阳能电池板11的正负极上,需电解的纯水通过水泵13由储水箱14处抽至靠近电解槽12的阳极121的电解水流道15中进行电解制氢,阳极121和阴极122贴在质子交换膜16上,电解槽12的阴极122侧的供氢通道17与气水分离器18的进口相连通,气水分离器18的出气口与氢气储罐19的进气口相连通,气水分离器18的出水口与储水箱14的进水口相连通,氢气储罐19的出气口与氢气压缩机20的进气口相连通,氢气压缩机20的出气口与储氢钢瓶21相连通,储氢钢瓶21的出气口与燃料电池8进气口相连通,储氢钢瓶21的出气口上装有阀门211; 
所述燃料电池供氢***200结构为,储液罐1内储存有浓度15~ 30%的NaBO4溶液,储液罐1内固定有冷热交换器5;储液罐1的出液管一端与输液泵2的进液口,输液泵2的出液口与连接管111的一端相连通,连接管111的另一端伸入反应罐3中,水冷管51一端与冷热交换器5的进水口相连通、另一端与水泵13的出水管相连通,水液回流管52一端与冷热交换器5的出水口相连通、另一端与储水箱14进水口相连通,水冷管51一部分在反应罐3内;反应罐3内放置有催化剂架31,反应罐3上设有加试剂口32,催化剂33放置在催化剂架31上,NaBH4试剂罐9通过连接泵91将NaBH4试剂抽到加试剂口32进入反应罐3中,反应罐3与冷热交换器5蒸汽管道通接,冷热交换器5的出气口管道通接净化器4,净化器4的出气口通接燃料电池8进气口。 
所述太阳能供电制氢***100的太阳能电池板11固定在汽车10的车顶上。 
所述燃料电池供氢***200和除太阳能电池板11外的太阳能供电制氢***100的其他部件均设置在汽车10内部。 
冷热交换器5与净化器4通接管道上安装有一级冷凝分离器6和二级冷凝分离器7,一级冷凝分离器6的出气口通接二级冷凝分离器7的进气口,二级冷凝分离器7的出气口通接净化器4进气口。 
所述阳极121和阴极122为具有催化作用的多孔铂材料制成;所述电解槽12为聚合物电解槽。 
所述催化剂33为在泡沫镍片101上粘接固定有Co-B粉和纸浆沫的混合物102。 
燃料电池供氢***200中所有部件及反应罐其最高工作温度<110℃采用钛合金,其余结构材料采用聚碳酸脂和ABS型塑料合金等。各接口部件要用316不锈钢材料。 
实际生产中,除正常运行启动外,根据给定的供氢量和供氢压力控制***运行,用传感器将各个电磁阀,可变量泵,氢气流量,压力,温度,湿度,液位等输入和输出点的数值进行运算,并进行实时调节与协调控制,调整各受控点的状态,保证***工作在最佳状态,使***运行在给定值范围内,并对氢源***进行故障自诊断和安全预警,及报警。或自动切断***工作。立即停止切断氢气与燃料电池供氢管道。 
工作原理:太阳能电池板11产生的电流接通电解槽12的阳极121和阴极122中,储水箱14中的水液在阳极121电解,产生氧气、氢离子和电子,氧气通过靠近电解槽12的阳极121处的出气口排出,氢离子以水合的形式透过质子交换膜16到达阴极122,产生氢气,然后进入氢气储罐19,再从氢气储罐19进入氢气压缩机20,进过压缩后进入储氢钢瓶21,储氢钢瓶21的出气口与燃料电池8相连直接给燃料电池8供氢,其中储氢钢瓶21的阀门211和靠近电解槽12的阳极121的电解水流道15的水液控制阀151控制水流和氢气的供给。 
燃料电池供氢***200中,通过输液泵2将储液罐1中的NaBO4溶液抽到反应罐3中,并通过控制连接泵91将NaBH4试剂抽到加试剂口32进入反应罐3中并通过催化剂33进行反应产生反应罐3中产生氢气和水蒸汽进入冷热交换器5进行热交换后,再经过一级冷凝分 离器6和二级冷凝分离器7冷凝分离出水后,氢气进入净化器4,经净化器4将气液分离后的氢气进一步净化,除去含有的杂质、金属、非金属离子和盐达到工业纯氢99.99%标准后供氢燃料电池8。 
反应时,反应罐3中生成氢气时产生热能,由于水冷管51一部分在反应罐3中,这个热能被冷热交换器5的水冷管51吸收,控制反应罐3中温度为恒温,储液罐1被冷热交换器5中热能控制在恒温;冷热交换器5中的循环冷却水是通过水泵13将储水箱14中的水液通过水冷管51进入冷热交换器5中,再从冷热交换器5的出水口流回储水箱14中;气水分离器18中的水也通过管道流回储水箱14中。 

Claims (5)

1.一种太阳能燃料电池汽车***,其特征在于:包括燃料电池供电的汽车(10),汽车(10)上安装有太阳能供电制氢***(100)和燃料电池供氢***(200);
所述太阳能供电制氢***(100)结构为,电解槽(12)的阳极(121)和阴极(122)分别接在太阳能电池板(11)的正负极上,需电解的纯水通过水泵(13)由储水箱(14)处抽至靠近电解槽(12)的阳极(121)的电解水流道(15)中进行电解制氢,阳极(121)和阴极(122)贴在质子交换膜(16)上,电解槽(12)的阴极(122)侧的供氢通道(17)与气水分离器(18)的进口相连通,气水分离器(18)的出气口与氢气储罐(19)的进气口相连通,气水分离器(18)的出水口与储水箱(14)的进水口相连通,氢气储罐(19)的出气口与氢气压缩机(20)的进气口相连通,氢气压缩机(20)的出气口与储氢钢瓶(21)相连通,储氢钢瓶(21)的出气口与燃料电池(8)进气口相连通,储氢钢瓶(21)的出气口上装有阀门(211);
所述燃料电池供氢***(200)结构为,储液罐(1)内储存有浓度15~30%的NaBO4溶液,储液罐(1)内固定有冷热交换器(5);储液罐(1)的出液管一端与输液泵(2)的进液口,输液泵(2)的出液口与连接管(111)的一端相连通,连接管(111)的另一端伸入反应罐(3)中,水冷管(51)一端与冷热交换器(5)的进水口相连通、另一端与水泵(13)的出水管相连通,水液回流管(52)一端与冷热 交换器(5)的出水口相连通、另一端与储水箱(14)进水口相连通,水冷管(51)一部分在反应罐(3)内;反应罐(3)内放置有催化剂架(31),反应罐(3)上设有加试剂口(32),催化剂(33)放置在催化剂架(31)上,NaBH4试剂罐(9)通过连接泵(91)将NaBH4试剂抽到加试剂口(32)进入反应罐(3)中,反应罐(3)与冷热交换器(5)蒸汽管道通接,冷热交换器(5)的出气口管道通接净化器(4),净化器(4)的出气口通接燃料电池(8)进气口。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能燃料电池汽车***,其特征在于:所述太阳能供电制氢***(100)的太阳能电池板(11)固定在汽车(10)的车顶上。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能燃料电池汽车***,其特征在于:所述燃料电池供氢***(200)和除太阳能电池板(11)外的太阳能供电制氢***(100)的其他部件均设置在汽车(10)内部。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能燃料电池汽车***,其特征在于:冷热交换器(5)与净化器(4)通接管道上安装有一级冷凝分离器(6)和二级冷凝分离器(7),一级冷凝分离器(6)的出气口通接二级冷凝分离器(7)的进气口,二级冷凝分离器(7)的出气口通接净化器(4)进气口。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能燃料电池汽车***,其特征在于:所述阳极(121)和阴极(122)为具有催化作用的多孔铂材料制成;所述电解槽(12)为聚合物电解槽。 
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