一种带有蓄能装置的燃料电池系统的制作方法

本申请涉及燃料电池设备，具体涉及一种带有蓄能装置的燃料电池系统。

背景技术：

1、氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极；

2、部分氢燃料电池通过储氢罐直接向燃料电池供应氢气，但是进入到燃料电池内的氢气与燃料电池之间具有较大的温差，现有技术中，一般通过电加热器或其加热装置对燃料电池阳极的氢气进行预热，从而保证设备的稳定运行，但是上述加热装置将加大设备的能耗，不利于提高设备运行的经济性。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种带有蓄能装置的燃料电池系统，旨在解决现有技术中存在的能耗高的缺陷。

2、本申请通过以下技术方案实现上述目的：

3、一种带有蓄能装置的燃料电池系统，包括燃料电池；

4、燃烧器，所述燃烧器的入口端与所述燃料电池的废气排放口相连；

5、换热器，所述换热器内储存有蓄热介质；所述换热器内设置有第一换热管、第二换热管和第三换热管，所述燃烧器的出口端与所述第一换热管的入口端相连；

6、储氢罐，所述储氢罐与所述第二换热管的入口端相连，所述第二换热管的出口端与所述燃料电池的阳极接口相连；所述第二换热管的出口端设置有调节阀和温度传感器；

7、储氧罐，所述储氧罐与所述第三换热管相连，所述第三换热管的出口端与所述燃料电池的阴极接口相连；所述第三换热管的出口端设置有调节阀和温度传感器；

8、控制器，所述控制器分别与各所述调节阀和各温度传感器电连接。

9、可选的，燃烧器的出口端还设置有暂存罐，所述暂存罐的出口端与所述第一换热管相连，所述第一换热管的出口端排空设置；所述第一换热管的入口端还设置有与所述控制器电连接的调节阀。

10、可选的，燃烧器上还设置有输气管，所述输气管的入口端连接有鼓风机。

11、可选的，暂存罐的出口端还设置有吸附管，所述吸附管内填充有脱水剂。

12、可选的，换热器包括罐体，所述第一换热管、第二换热管和第三换热管均呈螺旋形结构；所述第一换热管、第二换热管与第三换热管同轴设置，沿所述罐体的径向方向，所述第二换热管、第一换热管和第三换热管依次设置。

13、可选的，换热器包括若干相互独立的罐体，所述第一换热管、第二换热管和第三换热管均呈涡旋线结构设置；沿所述罐体的轴线方向，所述第二换热管、第一换热管和第三换热管依次设置。

14、可选的，各所述罐体均呈环形结构，其中部设置有引导管，所述第一换热管、第二换热管和第三换热管的出口端从所述引导管伸出；各所述第一换热管的入口端并联后与所述暂存罐相连，其出口端排空；各所述第二换热管的入口端并联后与储氢罐相连，其出口端与所述燃料电池相连；各所述第三换热管的入口端并联后与储氧罐相连，其出口端与所述燃料电池相连。

15、可选的，各所述罐体内均设置有温度传感器，各所述第一换热管、第二换热管和第三换热管的两端均设置有用于调节阀；所述温度传感器和所述调节阀分别与所述控制器电连接。

16、可选的，罐体外表面均包裹有采用保温棉制作的保温层；所述保温层表面套置有防护层。

17、可选的，燃料电池系统还包括预热箱，所述预热箱内设置有散热管、第一预热管和第二预热管，所述散热管、第一预热管和第二预热管呈螺旋状相互缠绕设置；所述散热管的一端与所述第一换热管的出口端相连，所述第一预热管分别与所述储氢罐和第二换热管相连，所述第二预热管分别与所述储氧罐和第三换热管相连。

18、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

19、本申请包括燃料电池，所述所述燃料电池的废气排放口连接有燃烧器；所述燃烧器的出口端通过第一换热管连接有换热器，所述换热器内储存有蓄热介质，同时在所述换热器内还设置有第二换热管和第三换热管，所述第二换热管连接有出储氢罐，所述第二换热管的出口端与所述燃料电池的阳极接口相连；所述第二换热管的出口端设置有调节阀和温度传感器；所述第三换热管的入口端连接有储氧罐，所述第三换热管的出口端与所述燃料电池的阴极接口相连；所述第三换热管的出口端设置有调节阀和温度传感器；所述燃料电池系统还包括控制器，所述控制器分别与各所述调节阀和各温度传感器电连接；

20、本申请使用时，通过储氢罐和储氧罐直接向燃料电池供应氢气和氧气，燃料电池的尾气排放口排出的废气中含有部分未反应的氢气，尾气在燃烧器内再次燃烧后，高温气体进入到换热器内，通过换热器内的蓄热介质吸收上述尾气中热量，并通过上述热量分别对氢气和氧气进行加热，从而缩小氢气和氧气与燃料电池内部的温差；

21、与现有技术相比，本申请通过对燃料电池尾气燃烧产生的热量对氢气和氧气进行加热，从而去掉了相应的加热组件，其不但实现了热量的重复利用，同时去掉了加热组件的能耗，从而降低整个燃料电池系统的能耗，降低其运营成本；

22、其次，本申请实现了对尾气中氢气的再利用，其能够有效避免大量尾气直接排空导致的氢气富集，进而造成燃爆，提高了设备运行的安全性和可靠性；

23、最后，在本申请所述技术方案中，还在换热器中设置有蓄热介质，通过蓄热介质能够有效提高整个系统蓄积的热量，其不但有利于提高对残余热量的利用率，同时通过蓄热介质能够有效平衡燃料电池尾气排放量波动导致的热量波动，从而实现热量的平稳输出，实现对氧气和氢气的稳定加热，保证氧气和氢气温度的稳定。

技术特征：

1.一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，包括燃料电池(1)；

2.根据权利要求1所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃烧器(2)的出口端还设置有暂存罐(12)，所述暂存罐(12)的出口端与所述第一换热管(4)相连，所述第一换热管(4)的出口端排空设置；所述第一换热管(4)的入口端还设置有与所述控制器(11)电连接的调节阀(8)。

3.根据权利要求2所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃烧器(2)上还设置有输气管(13)，所述输气管(13)的入口端连接有鼓风机(14)。

4.根据权利要求1所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述暂存罐(12)的出口端还设置有吸附管(15)，所述吸附管(15)内填充有脱水剂(16)。

5.根据权利要求1所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述换热器(3)包括罐体(301)，所述第一换热管(4)、第二换热管(5)和第三换热管(6)均呈螺旋形结构；所述第一换热管(4)、第二换热管(5)与第三换热管(6)同轴设置，沿所述罐体(301)的径向方向，所述第二换热管(5)、第一换热管(4)和第三换热管(6)依次设置。

6.根据权利要求1所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述换热器(3)包括若干相互独立的罐体(301)，所述第一换热管(4)、第二换热管(5)和第三换热管(6)均呈涡旋线结构设置；沿所述罐体(301)的轴线方向，所述第二换热管(5)、第一换热管(4)和第三换热管(6)依次设置。

7.根据权利要求6所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，各所述罐体(301)均呈环形结构，其中部设置有引导管(302)，所述第一换热管(4)、第二换热管(5)和第三换热管(6)的出口端从所述引导管(302)伸出；各所述第一换热管(4)的入口端并联后与所述暂存罐(12)相连，其出口端排空；各所述第二换热管(5)的入口端并联后与储氢罐(7)相连，其出口端与所述燃料电池(1)相连；各所述第三换热管(6)的入口端并联后与储氧罐(10)相连，其出口端与所述燃料电池(1)相连。

8.根据权利要求7所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，各所述罐体(301)内均设置有温度传感器(9)，各所述第一换热管(4)、第二换热管(5)和第三换热管(6)的两端均设置有用于调节阀(8)；所述温度传感器(9)和所述调节阀(8)分别与所述控制器(11)电连接。

9.根据权利要求5或7所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述罐体(301)外表面均包裹有采用保温棉制作的保温层(303)；所述保温层(303)表面套置有防护层(304)。

10.根据权利要求1所述的一种带有蓄能装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池(1)系统还包括预热箱(17)，所述预热箱(17)内设置有散热管(18)、第一预热管(19)和第二预热管(20)，所述散热管(18)、第一预热管(19)和第二预热管(20)呈螺旋状相互缠绕设置；所述散热管(18)的一端与所述第一换热管(4)的出口端相连，所述第一预热管(19)分别与所述储氢罐(7)和第二换热管(5)相连，所述第二预热管(20)分别与所述储氧罐(10)和第三换热管(6)相连。

技术总结本申请公开了一种带有蓄能装置的燃料电池系统，包括燃料电池，燃料电池的废气排放口连接有燃烧器；燃烧器的出口端通过第一换热管连接有换热器，换热器内储存有蓄热介质，换热器内还设置有第二换热管和第三换热管，第二换热管连接有出储氢罐，第二换热管的出口端与燃料电池相连；第三换热管的入口端连接有储氧罐，第三换热管的出口端与燃料电池相连；第二换热管和第三换热管的出口端均设置有调节阀和温度传感器；燃料电池系统还包括控制器，控制器分别与各调节阀和各温度传感器电连接；本申请利用燃料电池尾气燃烧产生的热量对氢气和氧气进行加热，其不但实现了热量的重复利用，同时去掉了加热组件的能耗，降低整个燃料电池系统的能耗。技术研发人员：邓立,亢旗军,王波,罗茂瑗,邓明胜受保护的技术使用者：四川港投国际进出口商品投资（集团）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18