[发明专利]一种便携式高分子燃料电池及制氢发电一体系统

说明书

技术领域

本发明提供了燃料电池发电系统，特别涉及一种具有自制氢的燃料电池发电一体系统，属于燃料电池技术领域。

背景技术

某些金属和化合物可以被用来制取氢气。在这些材料中，铝(Al)是能制取高纯氢气且地球上原料丰富的一种。理论上，1g铝能产生约1.245L氢气(标况：0℃，1atm)。理论上，铝在酸性或碱性介质中都能产生氢气。下式是铝跟碱性溶液反应产生氢气的反应方程式，2摩尔铝能制取3摩尔的氢气。

2Al(s)+2OH^-(aq)+6H₂O(l)→2[Al(OH)₄]^-(aq)+3H₂(g)…

此技术申请人已取得韩国专利及IP澳大利亚专利，专利号分别为KR10-0803074及AU2008227365。申请人在此技术基础上发明出均匀产气，且时间持久(4小时以上)的配方，能定量为燃料电池供应高纯度氢气。

上述过程为燃料电池提供了便宜而方便的氢源。氢燃料电池在过去30年在交通工具，军事，固定的和移动应用上非常活跃。目前来讲，此领域的研究对于减少燃烧化石能源，排放温室气体仍十分重要。燃料电池是一种高效的，高能量密度的装置，无需燃烧，将化学能直接转化成电能。当通入氢气，排出的仅有水，对环境友好。

但是现有技术中许多燃料电池系统造价昂贵，不易携带，限制了其使用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于携带、可以提供直流/交流电，且性能稳定的燃料电池发电系统，并且使发电系统具有更好的可靠性，即使系统故障时仍能正常供电，采用如下技术方案：

一种便携式高分子燃料电池及制氢发电一体系统，包括反应釜、燃料电池，其特征在于：包括有依次连接的反应釜、水过滤器、气体杂质过滤器、气体缓冲罐、压力调节阀、燃料电池、DC-DC转换器、蓄电池，上述的燃料电池上还连接有一个燃料电池控制器。

进一步地，上述的反应釜上还连接有一个安全阀，以防反应釜内部瞬时压力过大，泄压确保安全。

进一步地，上述反应釜上还包括有一个透视窗，可以观察反应釜内部情况。

上述的水过滤器的作用是去除氢气中携带的水蒸汽，由于本发明中生成的氢气供给燃料电池时，会携带有少量水蒸气，为了使燃料电池接收到干燥的氢气，氢气在进入燃料电池前需要去除其中带有的水分。水过滤器可以采用常规的气体脱水方法，例如通过干燥剂、冷凝收集水蒸气等方法。上述的水过滤器上还可以安装放水阀，用于将吸收的水排出。上述的水过滤器上还可以安装一个可视窗口，用于观察过滤器内部的情况。

上述的气体杂质过滤器的作用是用于除去微量杂质气体，如CO₂、N₂、SO_X等，提高氢气纯度。气体杂质过滤器可以采用分子筛，变压吸附氢气中的微量杂质气体；也采用其它的常规物理或者化学方法也可以达到去除氢气中微量杂质气体的目的。

系统中还可以安装气体缓冲罐，其作用是让反应釜中产生的气体缓冲后进入到燃料电池中。

在燃料电池上带可以安装一个氢气出口，用于将燃料电池中的氢气排出。

燃料电池控制器的作用是对燃料电池的启动、关闭、运行、输出进行控制，其对燃料电池的输出电压，输出电流，运行温度进行检测，实现欠压保护、过流保护、过温保护的功能，确保燃料电池安全的运行。在上述的燃料电池控制器上还可以连接有一个DC电源供应器，用于向燃料电池控制器供电。

上述的DC-DC转换器是将燃料电池产生的电能进行转化后输送至蓄电池。

进一步地，在上述的蓄电池上还连接有一个AC-DC充电器，用于通过外部电源向蓄电池充电，防止制氢系统及燃料电池出现故障时，系统仍能供电。

本系统中还包括有一个电池管理系统(BMS)，连接于蓄电池上，其作用是管理、保护和均衡电池，可以采用常规的电池管理系统部件，对蓄电池进行健康状态测定、充放电时的电流、电压、电量等进行管理。

在蓄电池上还可以安装DC-AC转换器，用于将蓄电池中的电能转为交流电后，供用电设备使用。

在上述的DC-AC转换器上，还可以安装接触器，在接触器上还连接有时间继电器。用于对供电电路进行开闭控制。