[发明专利]矿井用燃料电池备用电源系统

说明书

本公开涉及一种矿井用燃料电池备用电源系统，该系统包括氢气源(1)、氧气源(5)和燃料电池(3)，所述氢气源(1)与所述燃料电池(3)的阳极入口(31)连通，所述氧气源(5)与所述燃料电池(3)的阴极入口(33)连通，所述燃料电池(3)的阳极出口(32)封闭。在本公开的矿井用燃料电池备用电源系统中，一方面，通过采用纯氧作为氧化剂气体，不仅避免了井下空气中的一氧化碳等有害气体对燃料电池的毒化，而且能够大幅提高燃料电池的输出功率；另一方面，通过将燃料电池的阳极出口封闭，避免了将未反应的氢气排放到环境中，以此方式，使得本公开的燃料电池备用电源系统能够适合于在矿井下使用。

技术领域

本公开涉及燃料电池领域，具体地，涉及一种矿井用燃料电池备用电源系统。

背景技术

氢氧燃料电池是一种以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的装置。氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁环保、排放废弃物少、噪音低等特点。作为极具发展前途的新动力电源，氢氧燃料电池广泛应用于汽车、大型电站、便携移动电源、应急电源、家庭电源等领域。

传统的氢氧燃料电池通常直接以空气作为氧化剂气体，这样一方面能降低使用成本，另一方面能够防止电池内部积水过多，防止水淹电极，保证电池始终具有较佳性能。然而，传统的氢氧燃料电池却无法在矿井下使用，原因在于，矿井下的空气中含有较多的一氧化碳、二氧化硫等有害气体，这些有害气体会毒化燃料电池的催化剂。《矿井空气成份技术标准》中规定，一氧化碳的浓度不高于24ppm，二氧化硫的浓度不高于5ppm，这些限值大大超过了燃料电池所能承受的有害气体的阈值(一般规定一氧化碳的浓度不高于1ppm，二氧化硫的浓度不高于4ppb)。另外，传统的氢氧燃料电池在阳极出口处都会有少量(2-10％)未反应的氢气排出，而矿井下对于氢气的排放有着极为严格的要求(根据《矿井空气成份技术标准》的规定，氢气的局部聚集浓度不超过0.5％)，这同样导致传统的氢氧燃料电池无法在矿井下使用。

发明内容

本公开的目的是提供一种适于在矿井下使用的燃料电池备用电源系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种矿井用燃料电池备用电源系统，该系统包括氢气源、氧气源和燃料电池，所述氢气源与所述燃料电池的阳极入口连通，所述氧气源与所述燃料电池的阴极入口连通，所述燃料电池的阳极出口封闭。

可选地，所述燃料电池的阳极出口通过第一阀门封闭。

可选地，所述氢气源和氧气源中的至少一者为通过化学反应生成气体的气体生成器。

可选地，所述氢气源为通过化学反应生成氢气的氢气生成器，所述氧气源为氧气储罐。

可选地，所述氢气源为氢气储罐，所述氧气源为通过化学反应生成氧气的氧气生成器。

可选地，所述氢气源为通过化学反应生成氢气的氢气生成器，所述氧气源为通过化学反应生成氧气的氧气生成器。

可选地，所述氢气源为通过金属氢化物与水反应生成氢气的氢气生成器。

可选地，所述氢气源为通过IA-IIIA族金属单质与水反应生成氢气的氢气生成器。

可选地，所述氧气源为通过过氧化物与水反应生成氧气的氧气生成器。

可选地，所述系统还包括用于冷却所述燃料电池的鼓风机，该鼓风机吹出的空气经过所述燃料电池流向所述气体生成器。

可选地，所述氢气源的出口通过第二阀门与所述燃料电池的阳极入口连通。

可选地，所述氧气源的出口通过第三阀门与所述燃料电池的阴极入口连通。

可选地，所述系统还包括气水分离装置和氧气压缩机，所述气水分离装置的入口与所述燃料电池的阴极出口连通，所述气水分离装置的出口与所述氧气压缩机的入口连通，所述氧气压缩机的出口与所述燃料电池的阴极入口连通。