两个电极板上。高溫电解水制氨装置4在200°C下工作，电解效率达到 95%。
[0034]其中，CPC移动式太阳能集热器2内包括有若干个CPC集热聚光管，该若干个CPC集热聚光管采用非对称相结合布置，且CPC移动式太阳能集热器2的CPC集热聚光管呈直 线同向布置。CPC移动式太阳能集热器2的热水出水口7的位置高于冷却水进水口6的位 置，可使水在无外加作用下形成循环流动，因此，CPC移动式太阳能集热器2的集热器利用 水工质密度随溫度变化的特性，水在自然对流的情况下出现溫度分层，上层溫度高于下层 溫度，不用累的输运。
[00对此外，CPC移动式太阳能集热器2的工作条件不受车辆运动的限制，太阳能电池板 1与高溫电解水制氨装置4之间有电路连接，太阳能电池板1发电直接供高溫电解水制氨装 置4的电解槽工作，CPC移动式太阳能集热器2与高溫电解水制氨装置4、高溫电解水制氨 装置4与储氨罐5之间采用高溫高压密封连接材料。高溫电解水制氨装置4制得的氨气可 直接注入储氨罐5中，供燃料电池使用。
[0036] 为了对本实用新型进一步了解，现对其进一步详细说明。
[0037] 本实用新型基于商用氨燃料电池车的移动式电热氨联供系统，整体为在车体的上 表面设计太阳能光电与光热转化组件。太阳能电池板1为高溫电解水制氨装置4提供电能， CPC移动式太阳能集热器2将太阳能聚焦并加热水至200°C的工作溫度，并输送至高溫电解 水制氨装置4的电解槽中。在该溫度下电解水的自由能变化量降低至-216. 299KJ/mol，使 电解制氨效率显著提高。由于电解制氨系统同时为高压封闭系统，因此电解水产生的高纯 氨可直接充入储氨罐5中W补充燃料。
[0038] 水箱3中的水流经CPC移动式太阳能集热器2,利用水工质密度随溫度变化的特 性，水在自然对流的情况下出现溫度分层，上层溫度高于下层溫度。加热水至200°C的工作 溫度，进入高溫电解水制氨装置4开始电解产氨。因为是高溫工作条件，电解效率得到显著 提升。日产氨量为13. 6mol，占到每日燃料消耗的10%，可节省大量行驶成本。
[0039] 图1中，1为太阳能光伏电池板，可直接购买或定制，成本低廉。
[0040] 太阳能集热器2综合考虑系统对聚光比和接受半角的要求，采用非对称复合抛物 面（CPC)与渐开线复合进行聚光，接受半角分别为15°、20°及30°，截断高度为70mm，渐 开线基圆半径为6mm。采用真空集热管进行集热，其中内管半径为5mm，外管半径为6mm。为 了能在尽可能长的时间内获取太阳能，将多个CPC按照不同角度摆放开，在不同时间内交 替工作。经计算，在平均光照条件下，16分钟左右就可W将管内的水升溫至200°C，因此在 交替工作的情况下可W保证热水的供应.
[0041] 普通电解槽内的质子交换膜最高能耐80°C溫度，本系统中高溫电解水制氨装置4 内高溫质子交换膜材料选用Cs服〇4材料。
[0042] 整套系统在高溫高压的工作条件下运行，因此各连接部分均采用高溫高压密封连 接装置。
【主权项】
1. 基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，其特征在于：包括太阳能电池板（1)、 CPC移动式太阳能集热器（2)、水箱（3)、高温电解水制氢装置（4)以及储氢罐（5);其中， 高温电解水制氢装置（4)的顶部设置有进水口（8)和出气口（9)，CPC移动式太阳能集 热器⑵的侧壁上设置有冷水进口（6)和热水出口（7); 水箱（3)的出水口连接至CPC移动式太阳能集热器（2)冷水进口（6)，CPC移动式太阳 能集热器（2)热水出口（7)连接至高温电解水制氢装置（4)进水口（8)，高温电解水制氢装 置（4)出气口（9)连接至储氢罐（5)入口；太阳能电池板（1)的正负极分别连接至高温电 解水制氢装置（4)中的两个电极板上。2. 根据权利要求1所述的基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，其特征在于：CPC 移动式太阳能集热器（2)内包括有若干个CPC集热聚光管，该若干个CPC集热聚光管采用 非对称相结合布置。3. 根据权利要求2所述的基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，其特征在于：CPC 移动式太阳能集热器（2)的CPC集热聚光管呈直线同向布置。4. 根据权利要求1所述的基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，其特征在于：CPC 移动式太阳能集热器（2)的热水出口（7)的位置高于冷水进口（6)的位置。5. 根据权利要求1所述的基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，其特征在于：高 温电解水制氢装置（4)中设置有高温质子交换膜，且高温质子交换膜材料选用&批04材 料。6. 根据权利要求1所述的基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，其特征在于：水 箱（3)的出水口连接至CPC移动式太阳能集热器（2)冷水进口（6)的管道上，CPC移动式 太阳能集热器（2)热水出口（7)连接至高温电解水制氢装置（4)进水口（8)的管道上，以 及高温电解水制氢装置（4)出气口（9)连接至储氢罐（5)入口的管道上均设置有阀门。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于商用氢燃料电池车的电热氢联供系统，包括太阳能电池板、CPC移动式太阳能集热器、水箱、高温电解水制氢装置以及储氢罐；其中，高温电解水制氢装置的顶部设置有进水口和出气口，CPC移动式太阳能集热器的侧壁上设置有冷水进口和热水出口；水箱的出水口连接至CPC移动式太阳能集热器冷水进口，CPC移动式太阳能集热器热水出口连接至高温电解水制氢装置进水口，高温电解水制氢装置出气口连接至储氢罐入口；太阳能电池板的正负极分别连接至高温电解水制氢装置中的两个电极板上。本实用新型具有降低行驶成本、节能减排、绿色环保以及应用广泛等优点。
【IPC分类】H02S40/44, H01M8/04029, H01M8/0656
【公开号】CN204991858
【申请号】CN201520444390
【发明人】敬登伟, 张凌希, 何峰, 李国兴, 刘东宇, 耿嘉锋
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年6月25日