体实施方式】
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0030]图1-3为本发明一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统。所述系统是安装在手机基站中的应急用燃料电池备用电源系统，包括燃料电池系统、金属氢化物储氢系统和电解水制氢系统。
[0031]所述燃料电池系统包括燃料电池3，燃料电池3是通过堆叠多个被称为单体电池的最小结构单元而获得的燃料电池堆4。燃料电池3的阴极侧与进风管道2连通，进风管道2的进气口设有过滤器1，将空气过滤后提供给燃料电池3，燃料电池3的阳极侧与排风管道6的进风口连通，用于将热空气从燃料电池3中排出，排风管道6的进风口处安装排风扇5。燃料电池3与第一温度传感器19连接，并通过导线连接至外部负载17。
[0032]排风管道6的排风口与热交换腔室7的一端连通，如图2所示，本实施例中热交换腔室7包括截面形状为圆形的外壳以及固定外壳的支架18，热交换腔室7内壁设有增加热交换效率的铝合金散热叶片12。热交换腔室7另一端连接排气管道15的进气口，热交换腔室7与排气管道15的连接处设有清除阀24，排气管道15的排气口与所述进风管道2连通。热交换腔室7与氢气浓度传感器23连接，氢气浓度传感器23连接至清除阀24。
[0033]所述金属氢化物储氢系统包括向燃料电池3提供氢气的金属氢化物储氢罐13，其内部填充能够在室温低压条件下大量吸放氢气的储氢合金粉末14，一般选择可以在常温下进行吸放氢反应的AB系(TiFe)或AB2(TiMn2)系储氢合金。金属氢化物储氢罐13设置在热交换腔室7内，其一端安装气阀8，气阀8 —端连接氢气输出管道9，氢气输出管道9的另一端与热交换腔室7外侧的氢气供给管道10连通，氢气供给管道10通过氢气加压阀11连通至燃料电池3的阳极进气部。气阀8的另一端连接氢气输入管16，氢气输入管16连接至所述电解水制氢系统的电解水制氢装置22，向金属氢化物储氢罐13输入和补充氢气。金属氢化物储氢罐13与第二温度传感器21连接。
[0034]所述第一温度传感器19、第二温度传感器21，以及排风扇5分别连接至排风扇控制器20。
[0035]工作过程中，金属氢化物储氢罐13通过减压实现储氢合金粉末14的放氢反应，将存储在储氢合金粉末14中的氢气由氢气输出管道9和氢气供给管道10经由氢气加压阀11引入到燃料电池3的阳极进气部，提供给单体电池的阳极。进风管道2利用低压排风扇5将通过过滤器1引入的环境空气提供给单体电池的阴极。空气中的氧气作为反应气体，与氢气产生反应，利用氢氧结合产生水的电化学反应过程发电，产生的电流通过导线输送至外部负载17，剩余部分用于去除燃料电池3中的废热，起到冷却燃料电池3的作用。因此，燃料电池3是使用空气作为反应气体和冷却介质的空冷式燃料电池系统。
[0036]当第一温度传感器19测得燃料电池3达到预定温度时，排风扇控制器20即启动排风扇5，反应后的和冷却了燃料电池3的热空气被排风扇5抽出排入排风管道6，然后被释放到热交换腔室7中，在热交换腔室7中经过散热叶片12与金属氢化物储氢罐13中的储氢合金粉末14进行热交换，储氢合金粉末14为燃料电池3提供氢气过程中大量吸热，经冷却的空气由排气管道15排出，并导入燃料电池3的进气管道2，与新鲜空气混合后再次进入燃料电池3，对燃料电池3进行冷却。过程中，既有效防止了储氢合金粉末14由于氢气的绝热膨胀变冷而导致的放氢性能下降，还提高了燃料电池3的冷却性能。
[0037]当电解水制氢装置22将氢气输入到金属氢化物储氢罐13中时，储氢合金粉末14吸氢过程中温度上升，导致吸氢量下降，当第二温度传感器21测得金属氢化物储氢罐13超过预定温度时，排风扇控制器20即启动排风扇5，将外部环境空气引入热交换腔室7，环境空气通过散热叶片12冷却储氢合金粉末14，从而可以抑制由氢气的绝热压缩导致的储氢合金粉末14温度提高，由此可以缩短将氢气填充到金属氢化物储氢罐13中所需的时间，并提高储氢合金粉末14的吸氢量。
[0038]当氢气浓度传感器23测得热交换腔室7中氢气浓度超过警戒浓度时，控制系统将排气管道15关闭，并打开清除阀24，将热交换腔室7中的气体排出，因此可以防止氢气在热交换腔室7及进气管道2中燃爆，提高系统的安全性。另外排风扇5采用防爆结构，当氢气泄露到热交换腔室7中时，也可以安全地驱动排风扇5。
[0039]上述实施方式中，排风扇5设置排风管道6的进风口，但是也可以将排风扇5设置在燃料电池3的进风管道2的进风口处。
[0040]本发明的方法并不局限于空冷式燃料电池系统，还可应用于水冷式燃料电池系统。由于水冷式燃料电池系统中排放出的热水比空冷式燃料电池系统中排放出的热空气的温度更高，其防止储氢合金粉末14温度过低的效果更加理想。
【主权项】
1.一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统，其特征在于，所述联合系统包括燃料电池系统、金属氢化物储氢系统和电解水制氢系统； 所述燃料电池系统包括燃料电池(3)，燃料电池(3)的阴极侧与进风管道(2)连通，进风管道(2)的进风口设有过滤器(I);燃料电池(3)的阳极侧与排风管道￠)的进风口连通；燃料电池(3)与第一温度传感器(19)连接，并通过导线连接至外部负载(17);在进风管道(2)的进风口处或排风管道￠)的进风口处安装排风扇(5); 排风管道￠)的排风口与热交换腔室(7)的一端连通；热交换腔室(7)另一端连接排气管道(15)的进气口，热交换腔室(7)与排气管道(15)的连接处设有清除阀(24)，排气管道(15)的排气口与所述进风管道(2)连通；热交换腔室(7)与氢气浓度传感器(23)连接，氢气浓度传感器(23)连接至清除阀(24); 所述金属氢化物储氢系统包括金属氢化物储氢罐(13)，其内部填充储氢合金粉末(14)，所述金属氢化物储氢罐(13)设置在热交换腔室(7)内，其一端安装气阀(8)，气阀(8) —端连接氢气输出管道(9)，氢气输出管道(9)的另一端与热交换腔室(7)外侧的氢气供给管道(10)连通，氢气供给管道(10)通过氢气加压阀(11)连通至燃料电池(3)的阳极进气部；气阀(8)另一端连接氢气输入管(16)，氢气输入管(16)连接至所述电解水制氢系统的电解水制氢装置(22);金属氢化物储氢罐(13)与第二温度传感器(21)连接； 所述第一温度传感器(19)、第二温度传感器(21)，以及排风扇(5)分别连接至排风扇控制器(20)。2.根据权利要求1所述一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统，其特征在于，热交换腔室(7)内壁设有散热叶片(12)。3.根据权利要求1所述一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统，其特征在于，热交换腔室(7)截面形状为圆形，其下部设有支架(18)。4.根据权利要求1所述一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统，其特征在于，所述储氢合金粉末(14)为AB系或AB2系储氢合金。5.根据权利要求1所述一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统，其特征在于，排风扇(5)采用防爆结构。
【专利摘要】本发明属于手机信号基站的备用电源系统技术领域，特别涉及一种金属氢化物储氢与燃料电池联合系统。所述联合系统包括燃料电池系统、金属氢化物储氢系统和电解水制氢系统。本发明将金属氢化物储氢罐设置在与排风管道连通的热交换腔室内，当燃料电池工作时，金属氢化物储氢罐利用从燃料电池排出的热空气加热储氢合金粉末进行放氢，保证储氢合金粉末处于有效放氢温度区，从而令其有效放氢量达到最高。引入到热交换腔室中并且被储氢合金粉末冷却的空气与新鲜空气混合后，循环提供给燃料电池，因此可以提高燃料电池的冷却性能。本发明的方法并不局限于空冷式燃料电池系统，还可应用于水冷式燃料电池系统。
【IPC分类】H01M8/065, H01M8/04014
【公开号】CN105244519
【申请号】CN201510763446
【发明人】卢淼
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月10日