[发明专利]一种燃料电池氢气循环系统

说明书

本发明提供了燃料电池氢气循环系统，包括氢气罐、减压阀、进气电池阀、燃料电池堆、排气电磁阀和氢气循环装置、所述的氢气罐依次通过减压阀、进气电池阀、到燃料电池堆的氢气入口，燃料电池堆的氢气出口连接排气电磁阀，其特征在于，所述燃料电池氢气循环系统还包括一个氢气再生罐，所述氢气再生罐入口连接排气电磁阀，出口连接氢气循环装置的入口，氢气循环装置的出口连接至进气电池阀，所述氢气再生罐内装有硼氢化钠粉末。该系统利用阳极尾气携带出来的水制氢，提高了储氢重量比，可以使燃料电池工作更长的时间，另外与采用阴极产水制氢相比，避免了氢氧混合发生燃烧或爆炸，提高了安全性。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池氢气循环系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)质量轻，供电供热可靠，无震动，噪声小，并能生产饮用水，所有这些优点均是其它能源不可比拟的。而如何高密度地储存和快速得到纯净氢气是PEMFC技术普及应用的一个瓶颈。目前氢气储存方法主要是物理高压储氢和化学储氢。高压钢瓶储氢，即使在非常高的压力下，氢气本身质量不到系统质量的2％。气瓶质量问题和气体泄漏问题也是不可忽视的安全问题。化学储氢主要有金属氢化物储氢和硼氢化物储氢两种方式。金属氢化物必须装在耐压力的容器中才能使用，因此储氢密度也比较低，大约为0.65％。而且每次用完后必须充高纯氢气，在不可抗拒的天灾和人祸条件下充氢是不现实的。硼氢化钠供氢系统则完全不同，只要储存一定量的硼氢化钠作为备用燃料，就可以连续长期供电。而且硼氢化钠储氢密度高，自身含氢量达到10.6％，约为常规金属氢化物的5倍。硼氢化钠在空气中较稳定，溶于水形成液态储氢材料，没有自燃、爆炸的危险。通过催化水解反应硼氢化钠能在常温及低温下迅速放出全部氢气，启动时间短，最低放氢温度可达－40℃。与传统化学氢化物的改质相比(甲烷、甲醇等)，硼氢化钠产氢流程简单，系统简单，产氢速度可调，可采用装卸燃料盒或更换溶液的方法，大大延长了燃料电池的工作时间。在野外，可以使用海水、河水、溪水、雪水等水源作为硼氢化钠水解产氢的原料，在极端情况下甚至可以使用尿液作为水源。所以硼氢化钠是一种特别适合于野外、极度恶劣的环境下为燃料电池供氢的理想储氢介质。

CN101330152设计出一种固体硼氢化钠供氢系统，采用固体硼氢化钠制氢，同时充分利用燃料电池发电所产生的水分。该系统由两个燃料容器A和B以及储氢罐组成。容器B中装有固体硼氢化钠与氢氧化钠的混合物，能吸收燃料电池尾气中的水分而溶解形成溶液；容器A用以储存硼氢化钠溶液；储氢罐中装有可在常温工作的储氢材料。通过控制阀门V12可将容器A中的氢气放空或导入储氢罐内被储氢材料吸收，从而造成容器A的负压，通过控制阀门V11使容器B中的硼氢化钠溶液顺利流入容器A内储存，由此可为接下来的氢气发生步骤延续不断地提供原料硼氢化钠溶液。该系统能够克服过量的水所导致的硼氢化钠供氢系统效率下降的问题，能够方便、快捷、可控的对燃料电池提供氢源。

在采用硼氢化钠制氢时，需要更高加入水作为反应物，这在一定程度上降低了储氢系统的储氢质量比，由10％降低至7％。现有技术中采用燃料电池阴极产生的水分离后用于制氢，这种系统控制较为复杂，附加部件较多，而且阴极中的氧气如果分离不彻底，容易氢气发生器产生的氢气混合发生燃烧或爆炸。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种储氢重量比高，可以使燃料电池工作的时间更长，避免氢氧混合发生燃烧或爆炸，安全性高的一种燃料电池氢气循环系统。

本发明包括如下技术方案：

一种燃料电池氢气循环系统，包括氢气罐、减压阀、进气电池阀、燃料电池堆、排氢电磁阀和氢气循环装置、所述的氢气罐依次通过减压阀、进气电池阀、到燃料电池堆的氢气入口，燃料电池堆的氢气出口连接排氢电磁阀，其特征在于，所述燃料电池氢气循环系统还包括一个氢气再生罐，所述氢气再生罐入口连接排氢电磁阀，出口连接氢气循环装置的入口，氢气循环装置的出口连接至进气电池阀，所述氢气再生罐内装有硼氢化钠粉末

本发明还可以采用如下技术措施：