[发明专利]一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种船舶能源装置，特别是涉及一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置。

背景技术

目前民用渔船、游艇等中小型船舶主要以内燃机为动力，内燃机主要问题是燃料燃烧会产生污染环境的废气，燃油泄漏会污染水域，这些污染对于水产品养殖、生长水域或是优美环境的水上景区的影响要远远大于一般地区。而且内燃机工作时会发出很大噪音，给船上作业、休闲和休息带来干扰。

以燃料电池作为中小型船舶的动力系统将解决内燃机带来的污染和噪声问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置，该装置以燃料电池电化学反应发电的方式，核心电堆没有机械传动部件，噪音低，安全可靠，非常适合作为渔业和水上旅游船舶的动力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置，所述燃料电池由供氧回路、供氢回路、除氢回路、散热回路、电堆总成及控制系统构成；该燃料电池为船舶动力及热源的装置包括小功率的电池单体串联组成的大功率燃料电池组，甲醇燃料储罐或氢气燃料储罐通过管道与燃料电池的重整器相通连，重整器与燃料电池相连，燃料罐与流体送泵进行连接，并装设有控制流量的流量计；船上用电设备为两类，包括直流电设备和交流电设备；燃料电池动力装置由燃料电池、电动机、变速箱和推进装置组成，燃料电池输出电源与逆变器相连，后与电动机连接，电动机通过连接连轴器连接变速箱，变速箱与推进装置的主轴相连；燃料电池组自带一套冷却系统，设有冷却剂的循环管道和辐射器，在原辐射器外再增加并联一套辐射器，两套辐射器均设有两套辐射器切换截断阀，燃料电池纯净水出口与反应气体出口处的换热器相连接，其燃料电池排水口与集水器相连，集水器上设有溢流装置与下水道相连。

所述的一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置，所述装置的参量包括额定输出功率100 kW，功率可定制，发电效率约50 %。

所述的一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置，所述装置的参量包括使用环境温度-40℃～55℃，电堆工作温度70～80℃。

所述的一种以燃料电池为船舶动力及热源的装置，所述装置的参量包括1L甲醇产氢量> 1 Nm3，氢气纯度>99.9%，发电排放物纯净水。

本发明的优点与效果是：

本发明以燃料电池电化学反应发电的方式，大幅度提高了能源利用率，节约了社会能源；使用甲醇燃料没有燃油泄漏污染水域的风险，也不会产生含氮含硫的废气；核心电堆没有机械传动部件，噪音低，安全可靠，这些优势使燃料电池非常适合作为渔业和水上旅游船舶的动力。该项专利的推广将会起到保护水产品生长水域和水上旅游环境，改善船上作业生活和旅行生活品质的作用。

附图说明

图1为本发明燃料电池单电池工作原理示意图；

图2为本发明以氢燃料电池为船舶动力及供暖的燃料电池船舶动力及供暖装置示意图；

图3为本发明燃料电池船舶动力装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

见图1， 燃料电池单电池工作原理：

燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。

小功率的电池单体串联起来可以组成大功率的燃料电池堆，以满足各种大功率用电设备的需要。只要能保证燃料和氧化剂的供给，电池堆就可以连续不断地产生电能。

见图2，以氢燃料电池为船舶动力及供暖的燃料电池船舶动力及供暖装置：

以燃料电池发电作为中小型船舶的动力装置，同时收集发电产生的热量和纯净水为船舶供暖供水。以燃料电池为船舶动力及供水供暖的设计主要包括以下几个部分：