一种模块化燃料电池发电系统的制作方法

本发明涉及燃料电池发电，具体涉及一种模块化燃料电池发电系统。

背景技术：

1、燃料电池发电系统是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有高能量转换效率、高能量密度、低振动噪声、零排放等优点。因此，燃料电池发电系统被视为21世纪清洁、高效的理想动力装置，能够大幅提升航天航空、深海平台等密闭环境装备的续航力和隐蔽性。

2、如现有专利申请号为201210327887.6的专利文献中，公开了一种燃料电池发电系统，并具体公开了质子交换膜燃料电池模块，储氢、氧装置，dc/dc 变换单元，监控单元，热交换器，水箱，水泵，阀，以及循环水管；热水循环支路包括恒温热水箱，循环热水输送水泵，质子交换膜燃料电池模块，储氢装置，热交换器；冷水循环支路包括冷水箱，循环冷水输送水泵，dc/dc 变换单元，储氧装置；冷热水平衡支路，包括恒温热水箱，热水控制阀，平衡热水输送水泵，冷水箱，冷水控制阀，平衡冷水输送水泵；监控单元一端与恒温热水箱连接，另一端与冷水箱连接；通过上述方案发电时，由于燃料电池发电系统启停机的吹扫氮气处理未充分考虑，若氮气任意排放会引起舱室压力升高，会导致仪表和传感器数值不准确，易引发燃料电池发电系统发生安全事故的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种模块化燃料电池发电系统，解决现有技术中燃料电池发电系统启停机的吹扫氮气处理未充分考虑，若氮气任意排放会引起舱室压力升高，会导致仪表和传感器数值不准确，易引发燃料电池发电系统发生安全事故的问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、本发明提供一种模块化燃料电池发电系统，包括设于舱室内的燃料电池发电单元、水热管理单元、压力平衡单元以及收集水箱；所述水热管理单元分别与收集水箱和燃料电池发电单元连接，所述水热管理单元用于调节燃料电池发电单元的运行温度，所述压力平衡单元与燃料电池发电单元连接，所述压力平衡单元用于调节和舱室内的压力，所述压力平衡单元包括气囊和第一真空泵，所述燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱均经由第一真空泵与气囊连通，且所述燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱与第一真空泵的连通管路上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀，所述第一真空泵与气囊之间的连通管路上设有第四电磁阀，所述第一真空泵与第四电磁阀之间连通有延伸至舱室外的排气管路，且所述排气管路上设有第五电磁阀。

4、在一些实施例中，还包括供氧单元和供氢单元，所述供氧单元和供氢单元分别通过两气体传输单元与所述燃料电池发电单元相连接，所述供氧单元和供氢单元分别用于对所述燃料电池发电单元输送氧气和氢气。

5、在一些实施例中，所述气体传输单元包括沿气体输送方向依次设置的第六电磁阀、第一过滤器、第一比例阀以及第一压力传感器。

6、在一些实施例中，所述水热管理单元包括水循环模块，所述水循环模块包括沿水路管道上依次设置的第二压力传感器、第七电磁阀、第一循环水泵以及板式换热器，且所述板式换热器与所述收集水箱相靠近。

7、在一些实施例中，所述水热管理单元还包括水补排模块，所述水补排模块用于对所述收集水箱进行补水或排水，所述水补排模块包括与所述收集水箱连通的通水管路，以及依次设于所述通水管路上的第八电磁阀、第二循环水泵以及第二过滤器，且所述第二过滤器与收集水箱相靠近。

8、在一些实施例中，所述燃料电池发电单元包括燃料电池电堆，以及两稳压/循环模块，所述燃料电池电堆的进气端经由两所述稳压/循环模块分别与两所述气体传输单元连通。

9、在一些实施例中，所述稳压/循环模块包括沿气体输送方向依次止回阀、氧化剂循环泵以及第九电池阀，且所述止回阀位于所述第一压力传感器的后方，所述止回阀与第一压力传感器之间设有第二比例阀，所述第二比例阀与所述燃料电池电堆的进气口连通，所述氧化剂循环泵与第九电池阀之间设有气水分离器，所述气水分离器与所述燃料电池电堆的出气口连通。

10、在一些实施例中，所述第二比例阀与所述燃料电池电堆之间还设有第三压力传感器。

11、在一些实施例中，所述舱室内还设有第四压力传感器。

12、在一些实施例中，所述燃料电池发电单元还连接有尾气处理器单元。

13、与现有技术相比，本发明提供的一种模块化燃料电池发电系统，通过燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱均经由第一真空泵与气囊连通，且燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱与第一真空泵的连通管路上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀，第一真空泵与气囊之间的连通管路上设有第四电磁阀，第一真空泵与第四电磁阀之间连通有延伸至舱室外的排气管路，且排气管路上设有第五电磁阀；能够有效地提高燃料电池发电系统的集成化、模块化程度，而且能够使舱室内的压力处于动态稳定状态，提升了燃料电池发电系统的安全性能。

技术特征：

1.一种模块化燃料电池发电系统，包括设于舱室内的燃料电池发电单元、水热管理单元、压力平衡单元以及收集水箱；所述水热管理单元分别与收集水箱和燃料电池发电单元连接，所述水热管理单元用于调节燃料电池发电单元的运行温度，其特征在于，所述压力平衡单元与燃料电池发电单元连接，所述压力平衡单元用于调节舱室内的压力，所述压力平衡单元包括气囊和第一真空泵，所述燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱均经由第一真空泵与气囊连通，且所述燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱与第一真空泵的连通管路上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀，所述第一真空泵与气囊之间的连通管路上设有第四电磁阀，所述第一真空泵与第四电磁阀之间连通有延伸至舱室外的排气管路，且所述排气管路上设有第五电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，还包括供氧单元和供氢单元，所述供氧单元和供氢单元分别通过两气体传输单元与所述燃料电池发电单元相连接，所述供氧单元和供氢单元分别用于对所述燃料电池发电单元输送氧气和氢气。

3.根据权利要求2所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述气体传输单元包括沿气体输送方向依次设置的第六电磁阀、第一过滤器、第一比例阀以及第一压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述水热管理单元包括水循环模块，所述水循环模块包括沿水路管道上依次设置的第二压力传感器、第七电磁阀、第一循环水泵以及板式换热器，且所述板式换热器与所述收集水箱相靠近。

5.根据权利要求4所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述水热管理单元还包括水补排模块，所述水补排模块用于对所述收集水箱进行补水或排水，所述水补排模块包括与所述收集水箱连通的通水管路，以及依次设于所述通水管路上的第八电磁阀、第二循环水泵以及第二过滤器，且所述第二过滤器与收集水箱相靠近。

6.根据权利要求3所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池发电单元包括燃料电池电堆，以及两稳压/循环模块，所述燃料电池电堆的进气端经由两所述稳压/循环模块分别与两所述气体传输单元连通。

7.根据权利要求6所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述稳压/循环模块包括沿气体输送方向依次止回阀、氧化剂循环泵以及第九电池阀，且所述止回阀位于所述第一压力传感器的后方，所述止回阀与第一压力传感器之间设有第二比例阀，所述第二比例阀与所述燃料电池电堆的进气口连通，所述氧化剂循环泵与第九电池阀之间设有气水分离器，所述气水分离器与所述燃料电池电堆的出气口连通。

8.根据权利要求7所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述第二比例阀与所述燃料电池电堆之间还设有第三压力传感器。

9.根据权利要求1所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述舱室内还设有第四压力传感器。

10.根据权利要求1所述的一种模块化燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池发电单元还连接有尾气处理器单元。

技术总结本发明公开了一种模块化燃料电池发电系统，包括设于舱室内的压力平衡单元，压力平衡单元包括气囊和第一真空泵，燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱均经由第一真空泵与气囊连通，且燃料电池发电单元、舱室以及收集水箱与第一真空泵的连通管路上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀，第一真空泵与气囊之间的连通管路上设有第四电磁阀，第一真空泵与第四电磁阀之间连通有延伸至舱室外的排气管路，且排气管路上设有第五电磁阀。解决了现有技术中燃料电池发电系统启停机的吹扫氮气处理未充分考虑，若氮气任意排放会引起舱室压力升高，会导致仪表和传感器数值不准确，易引发燃料电池发电系统发生安全事故的问题。技术研发人员：徐增师,叶东浩,王迪,吴鹏飞,张奥受保护的技术使用者：武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10