专利名称：一种燃料电池发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池发电装置。
背景技术：
PEMFC燃料电池是一种把H2和02反应产生的化学能转化成电能的装置，它具有室温启动，转化效率高，比功率密度高，产物零污染等特点。燃料电池用途很广，大型燃料电池可用做潜艇、船舶，汽车等的动力源。车载大型燃料电池已经成为目前燃料电池的开发热点，世界各大汽车公司都在加紧研究开发零排放的绿色能源汽车，这是由于三方面的推动保护环境、石油匮缺和排放政策。为了解决石油资源不足，适应越来越严格的尾气排放标准，减少汽车带来的日益严重的污染，保护人类的环境，发展电动汽车是必由之路。特别是代表未来汽车工业发展方向的是以氢能源为动力，燃料电池成为最佳选择。
燃料电池在船舶等水上交通工具方面也越来越受到人们的重视。据报道称一个100马力内燃机为动力船舶行使一天所释放的烟雾相当于1辆汽车行使100， OOO英里所释放的烟雾量。因此，内燃机船舶对水体的污染也不容忽视，而且像个人快艇这样的交通工具，其噪音也非常大。在一些河流湖泊及一些风景自然保护区，人们为了保护水体的生态环境，减轻汽油、柴油等机动船舶排出的废物对水体的污染，以燃油为动力的游艇船舶等越来越多的被以电为动力的系统所替代。对一些区域，尤其是一些风景游览区，有关部门已经全部取消了以前的船舶动力系统，而采用环境友好的电池动力系统。传统的电池如铅酸电池比较寞，而且体积比较大，充电困难等缺点。燃料电池作为化学能转化成电能的装置，以其室温启动、转化效率高、比功率密度高、产物零污染等优势特点，必将在这些电池动力系统中胜出，并得到极大的发展
实用新型内容
本实用新型的目的，就是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种特 别适合于船舶等水上交通工具使用的燃料电池发电装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案 一种燃料电池发电 装置，包括燃料电池堆、氢气罐、供氧风机、氢气循环泵、循环水泵、热交换 器、冷却水泵、控制电路板和蓄电池，热交换器包括水箱和设置在水箱内的散 热片；
上述各设备通过管路或/和输电线路相连，其中，氢气罐的出口连接燃料电 池堆的氢气进口，供氧风机的出风口连接燃料电池堆的空气进口，氢气循环泵 的进出口分别连接燃料电池堆的氢气出进口，循环水泵的循环水进口连接燃料 电池堆的冷却水出口，循环水泵的循环水出口连接散热片的循环水进口，散热 片的循环水出口连接燃料电池堆的冷却水进口，冷却水泵的冷却水进口外接水 源，冷却水泵的冷却水出口连接水箱的冷却水进口，水箱的冷却水出口与环境 相通，控制电路板分别通过输电线路与燃料电池堆及蓄电池连接将燃料电池堆 产生的电能输送到蓄电池。
所述的供氧风机、氢气循环泵、循环水泵和冷却水泵还分别通过输电线路 与控制电路板连接由蓄电池提供电动力。
与常规的燃料电池发电装置相比，本实用新型具有以下特点和优点
本实用新型燃料电池堆的运行温度一般在30°C 55°C，最好在35°C 50 。C之间。 一般而言，车载燃料电池堆的运行温度在6(TC 85'C之间，这主要是 因为电池的散热，因为对于大的燃料电池发电装置而言，燃料电池产生的热量 比较多，主要靠冷却介质如水将燃料电池堆中的热量带出，然后到达散热片上， 利用外界空气将散热片上积累的热量散发掉。因为空气的传热系数比较小，因 而这种方式散热能力有限。如果要维持整个系统比较低的运行温度，将需要很 大的散热片，这无疑将增加系统体积。大量的研究己经证明电池堆在比较低 的温度下运行将大大提高燃料电池系统的稳定性和寿命。因此，降低燃料电池 堆的运行温度也是提高燃料电池寿命的一种非常好的方法。
本实用新型的燃料电池发电装置，其散热片上的热量主要靠非循环冷却水 带走。因为非循环冷却水的冷却效率大大高于空气冷却效率，散热片不需要很 大体积就能保证燃料电池产生热量的及时散掉。确保燃料电池堆能够稳定的运
4行在10'C 6(TC之间。电池堆运行温度比较低，因而电池运行寿命显著增加。对于常规大型燃料电池发电装置，因为其运行温度比较高，电池在比较高的温度下，电极失水严重，电极变干，性能下降。因而这需要对电池反应气体进行增湿，因而整体电池系统比较复杂。本实用新型的燃料电池发电装置运行温度比较低，其反应气体包括氢气和空气部分不必进行增湿，直接供给燃料电池堆。这大大简化了结构，降低了成本。
图1为本实用新型燃料电池发电装置的结构原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
参见图1，本实用新型的燃料电池发电装置，包括燃料电池堆1、氢气罐2、供氧风机3、氢气循环泵4、循环水泵5、热交换器6、冷却水泵7、控制电路板8和蓄电池9，热交换器6包括水箱61和设置在水箱内的散热片62。
上述各设备通过管路或/和输电线路相连，其中，氢气罐2的出口连接燃料电池堆l的氢气进口，供氧风机3的出风口连接燃料电池堆1的空气进口，氢气循环泵4的进出口分别连接燃料电池堆1的氢气出进口 ，循环水泵5的循环水进口连接燃料电池堆1的冷却水出口 ，循环水泵5的循环水出口连接散热片62的循环水进口，散热片62的循环水出口连接燃料电池堆1的冷却水进口，冷却水泵7的冷却水进口外接水源，冷却水泵7的冷却水出口连接水箱61的冷却水进口，水箱61的冷却水出口与环境相通，控制电路板8分别通过输电线路与燃料电池堆i及蓄电池9连接将燃料电池堆产生的电能输送到蓄电池。供氧风机3、氢气循环泵4、循环水泵5和冷却水泵7还分别通过输电线路与控制电路板连接由蓄电池提供电动力(输电线路未图示出来)。
本实用新型中的燃料电池堆的运行温度一般在1(TC 6(TC，较好在3(TC 55°C，最好在35"C 50。C之间。
本实用新型氢气罐2中的氢气和供氧风机3提供的空气不用经过增湿直接进入燃料电池堆，燃料电池产生的电能可以经过DC/DC及控制电路调节后直接供给用电设备如电动机，电池堆产生的热量由冷却水经过循环水泵5携带到 散热片62，散热片62放置在水箱61中，水箱61中采用的是非循环水，即由 水泵将外界的低温水(如江河水)源源不断的泵入水箱，并将经过热交换的热 水排到水箱外。控制电路板8监控整个燃料电池发电装置的运行稳定性。
本实用新型的燃料电池发电装置需要一个开放的冷却水源，不断地移走产 生的热量。以电为动力的水上交通工具能很好的提供这样的一个工作环境。所 以本实用新型的燃料电池发电装置特别适于在船舶上使用。
权利要求1.一种燃料电池发电装置，其特征在于包括燃料电池堆、氢气罐、供氧风机、氢气循环泵、循环水泵、热交换器、冷却水泵、控制电路板和蓄电池，热交换器包括水箱和设置在水箱内的散热片；上述各设备通过管路或/和输电线路相连，其中，氢气罐的出口连接燃料电池堆的氢气进口，供氧风机的出风口连接燃料电池堆的空气进口，氢气循环泵的进出口分别连接燃料电池堆的氢气出进口，循环水泵的循环水进口连接燃料电池堆的冷却水出口，循环水泵的循环水出口连接散热片的循环水进口，散热片的循环水出口连接燃料电池堆的冷却水进口，冷却水泵的冷却水进口外接水源，冷却水泵的冷却水出口连接水箱的冷却水进口，水箱的冷却水出口与环境相通，控制电路板分别通过输电线路与燃料电池堆及蓄电池连接将燃料电池堆产生的电能输送到蓄电池。
2. 根据权利要求l所述的燃料电池发电装置，其特征在于所述的供氧风 机、氢气循环泵、循环水泵和冷却水泵还分别通过输电线路与控制电路板连接 由蓄电池提供电动力。
专利摘要本实用新型提供了一种燃料电池发电装置，它包括燃料电池堆、氢气罐、供氧风机、氢气循环泵、循环水泵、热交换器、冷却水泵、控制电路板和蓄电池，热交换器包括水箱和设置在水箱内的散热片；上述各设备通过管路或/和输电线路相连。与现有技术相比，本实用新型的运行温度比较低，气体无需增湿，装置简单，运行稳定，尤其是电池堆的运行寿命能显著提高，特别适合用做船舶等水上交通工具的动力源。
文档编号H02J7/00GK201409006SQ20092007163
公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者田丙伦 申请人:上海攀业氢能源科技有限公司