[实用新型]一种氨燃料电池系统及电动装置

说明书

本实用新型属于氨分解技术领域，具体涉及一种氨燃料电池系统及电动装置。本实用新型提供的氨燃料电池系统包括氨分解反应装置、加热装置、氢燃料电池、依次连接的DC/DC变换器和逆变器、电池组和换热器，该氨燃料电池系统可以长期稳定运行、形成循环利用，具有灵活性高、能耗低、系统利用率高的优点；本系统的换热器可以使氨分解后产生的能量对氨气进行预热，实现了对余热的回收利用；通过电池组可以使电池组快速响应、稳定输出，快速应对电动装置加速、减速的情况，提高了系统运行稳定性；该系统的电池组或加热装置可以为氨分解反应装置提供能量，无需外界为氨分解反应装置提供能量。

技术领域

本实用新型属于氨分解技术领域，具体涉及一种氨燃料电池系统及电动装置。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转化成电能，不受卡诺循环效应的限制，效率高。另外，燃料电池和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，没有噪声污染，排放出的有害气体较少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池具有较好的发展前景。

燃料电池是一种主要通过氧或其他氧化剂和燃料进行电化学反应，燃料电池是将燃料中的化学能转换成电能的电池，在燃料电池中燃料和空气分别进行送进燃料电池的阳极和阴极，电就会被生产出来。氢燃料是目前燃料电池应用中最理想的燃料，效率高，燃料产物为水，没有灰渣和废气，不会污染环境，并且可以循环使用、来源广，因此，氢燃料被认为是21世纪最理想的能源。但氢的存储技术还存在诸多挑战，常温常压下氢气的体积能量密度为0.0108MJ·L^-1，为满足车用燃料电池的续航里程需求，需要将氢气增压至35MPa才能将氢的体积能量密度提升至3MJ·L^-1，导致相应的投资成本将加大，且降低了车用燃料电池的安全性。氨作为氢气的替代性燃料，含氢量可达17.6wt％，具有易液化、能量密度高、无碳排放、安全性高、燃料成本低等优势，仅需2MPa即可将氨液化为体积能量密度高达13MJ·L^-1的液体，高出压缩储氢3～4倍，是未来车用燃料电池车理想的燃料之一。但氨用于车用燃料电池车时，质子交换膜燃料电池中的全氟磺酸隔膜中的质子会与高浓度氨反应生成NH₄⁺离子，易导致质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的不可逆衰减。因此，氨燃料电池系统需要耦合氨分解、氨脱除、氢燃料电池等一系列部件装置，这些部件装置的高效集成涉及了复杂的能量管理和系统控制策略，易导致氨燃料电池系统运行不稳定、能耗高。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的氨燃料电池系统变工况性能差、能耗高、启动慢等缺陷，从而提供一种氨燃料电池系统。

为此，本实用新型提供了以下技术方案。

本实用新型提供了一种氨燃料电池系统，包括，

氨分解反应装置及控制所述氨分解反应装置内部温度的加热装置；

氢燃料电池，与所述氨分解反应装置连通，以通过所述氨分解反应装置为所述氢燃料电池提供氢气；

转变装置，包括依次连接的DC/DC变换器和逆变器，所述DC/DC变换器与所述氢燃料电池连接，以对所述氢燃料电池的电压进行升压；

电池组，与所述逆变器双向连通，以储存所述氢燃料电池产生的电能或将所述电池组内的电能输送至外界；所述电池组和所述加热装置给所述氨分解反应装置提供能量；

换热器，设置于所述氨分解反应装置与所述氢燃料电池之间，所述换热器的一端外连供氨装置，另一端与所述氨分解反应装置的氨气进口连通，以通过所述换热器利用氨分解后产生的能量对氨进行预热，预热后的氨气进入所述氨分解反应装置内部。