[发明专利]用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置

说明书

本发明公开了一种用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置，该装置包括燃料制氢系统和燃料电池，燃料电池包括电解槽，该电解槽带有水排放口；燃料制氢系统包括甲醇制氢机构，甲醇制氢机构包括筒状壳体；电解槽呈圆环状包裹在筒状壳体外周，水排放口与水蒸馏机构相连，水蒸馏机构与甲醇制氢机构之间连接有反应水回收管。本申请将甲醇制氢机构设置成筒状，将电解槽设置成包裹在筒状壳体外周的圆环状，不仅结构更加紧凑，一体化程度更高；而且燃料电池发电过程中，电解槽内放出的热量能够被筒状壳体吸收，为甲醇制氢机构的吸热反应提供热量，从而降低甲醇制氢机构中电加热提供热量产生的能耗。

技术领域

本发明属于电动汽车燃料电池技术领域，具体涉及一种用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置。

背景技术

燃料电池是一种利用氧化还原反应将蕴藏于化学物质中的化学能直接转化为电能的发电设备。其中应用范围最广的是以氢气作为能量载体的质子交换膜燃料电池，它利用高纯氢气作为燃料，氧气为氧化性气体，两者分别在阳极和阴极反应产生电能，由于反应产物只有水，因此具有高效、环保的特点。

同时，为了便于为燃料电池提供氢气，人们开发了燃料制氢系统，从甲醇、天然气、液化气、汽油、柴油等碳水化合物中快速制备出燃料电池所需的合格的富氢混合气体。通过将燃料制氢系统与燃料电池组合成燃料电池装置，利用这类现场制氢系统为燃料电池供氢被认为是在没有广泛建立氢基础设施之前燃料电池商业化的重要方式之一。

现有的燃料电池装置中，燃料制氢系统与燃料电池之间仅存在简单的氢气输送供给关系，不仅燃料电池装置的一体化程度较低，而且燃料电池发电过程中产生的热量没有得到很好的利用。

发明内容

本申请的发明目的是提供一种一体化程度高、能够充分利用燃料电池发电产生的热量的用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置。

为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置，包括燃料制氢系统和燃料电池，所述的燃料电池包括电解槽，该电解槽带有氢气入口和水排放口，所述的氢气入口与储氢罐相连；所述的燃料制氢系统包括甲醇制氢机构，以及与该甲醇制氢机构相连的甲醇供应机构和水供应机构；所述的甲醇制氢机构包括筒状壳体，所述的电解槽呈圆环状包裹在筒状壳体外周，所述的水排放口与水蒸馏机构相连，该水蒸馏机构与甲醇制氢机构之间连接有反应水回收管。

本申请将甲醇制氢机构设置成筒状，将电解槽设置成包裹在筒状壳体外周的圆环状，不仅结构更加紧凑，一体化程度更高；而且燃料电池发电过程中，电解槽内放出的热量能够被筒状壳体吸收，为甲醇制氢机构的吸热反应提供热量，从而降低甲醇制氢机构中电加热提供热量产生的能耗。

在上述的用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置中，所述的电解槽内环面与筒状壳体外壁之间设有导热机构。导热机构能够提高电解槽与筒状壳体之间的传热效率，提高对电解槽释放的热量的利用率。

在上述的用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置中，所述的筒状壳体内依次设有混合气化室、反应室和冷却室，所述的混合气化室与甲醇供应机构和水供应机构相连，所述的电解槽处于反应室外周，所述的冷却室通过管路与储氢罐相连。

在上述的用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置中，所述的反应室内设有与混合气化室相连通的螺旋状反应管，螺旋状反应管内填装有制氢催化剂；所述的反应室的内壁上设有处于螺旋状反应管外周的电磁加热单元。与层状填装的制氢催化剂相比，螺旋状反应管使得混合汽与管内的制氢催化剂充分接触，而且接触面积和接触时间均大大增加，从而提高了本甲醇知情装置对制氢催化剂的利用率，进一步提高了氢气转化效率。

在上述的用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置中，所述的冷却室的外周壁安装有冷却器，所述的混合气化室的外周壁带有热交换器，所述的冷却器和热交换器之间设有冷却介质循环管道，该冷却介质循环管道上安装有第四液体泵。