[发明专利]一体式可逆燃料电池系统及其纯气体循环控制系统

说明书

本发明涉及一体式可逆燃料电池系统，其特征在于，所述一体式可逆燃料电池系统至少包括燃料电池电堆，氢气循环模块，氧气循环模块和水循环模块，其中，所述氢气循环模块中的氢气气水分离装置(4)通过水循环管道与水循环模块中的第一水箱(5)连接，所述氧气循环模块中的氧气气水分离装置(6)通过水循环管道与水循环模块中的第一水箱(5)连接。本发明能够应用在不具有空气环境的水下环境例如潜水艇、太空环境例如航天站、以及空气稀薄的高山环境、矿洞环境，甚至用于严重污染或有毒性的环境区域。

本发明是申请日为2016年12月30日，申请号为201611257931.5，发明名称为一种一体式可逆燃料电池系统的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，尤其是涉及一种一体式可逆燃料电池系统及其纯气体循环控制系统。

背景技术

氢储能技术被认为是智能电网和可再生能源发电规模化发展的重要支撑，并日趋成为多个国家能源科技创新和产业支持的焦点。

燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置，燃料电池通常由多个电池单元构成，每个电池单元包括两个电极(阳极和阴极)，该两个电极被电解质元件隔开，并且彼此串联地组装，形成燃料电池堆。通过给每个电极供给适当的反应物，即给一个电极供给燃料而另一个供给氧化剂，实现电化学反应，从而在电机之间形成电位差，并且因此产生电能。

可逆燃料电池(RFC)是一种将电解水制氢技术与氢氧燃料电池发电技术相结合的可充放储能电池，即2H₂O+电能→2H₂+O₂的正、逆过程得以循环进行。氢氧燃料电池发电系统的活性物质纯氢和纯氧可通过电解水制氢技术得以“再生”，从而起到储能作用。可逆燃料电池与目前应用的二次蓄电池相比，具有更高的比能量及比功率，特别是可实现更高的储能容量，且使用中无自放电，也不受放电深度及电池容量的限制等，是一种具有广阔发展前景的新型大容量电力储能电池。

可逆燃料电池可实现燃料电池模式和电解模式的双模式工作，将水电解制氢系统和燃料电池发电系统整合为一个可逆燃料电池系统，简化了储能装置的系统结构，提高了系统的可靠性和系统比能量。可逆燃料电池按电解质特性可分为碱性氢氧可逆燃料电池、质子交换膜氢氧可逆燃料电池和固体氧化物氢氧可逆燃料电池。

中国专利CN 102427144A公开了再生燃料电池装置及系统，，包括依次紧密叠放设置的第一绝缘板、氧电极集电板、氧电极流场板、膜电极、氢电极集电板、储氢材料室、第二绝缘板；所述再生燃料电池还包括空气进气管和空气排出管，所述空气进气管和空气排出管的一端与所述氧电极流场板的气体流通通道连通，另一端与外界空气连通；所述再生燃料电池装置还包括风扇，所述风扇被配置成面向所述空气进气管的与外界空气连通的一端。该专利的缺陷在于，第一，发电时需要从空气中获取氧气，无法形成与外界无交互的一体式构造，电解时其产生的氧气直接排向大气，其氧气中的水分也随之排向大气；第二，发电时向再生燃料电池主体吹入的空气与生成的水从氧电极流场板下部的空气排出管排出，无法实现水循环利用；因此其燃料电池无法在隔绝空气的密闭环境下运行，尤其无法应用在无氧环境上。现有技术缺乏一种完整的、封闭的一体式燃料电池系统，缺乏能够应用在不具有空气环境的水下环境例如潜水艇、太空环境例如航天站、以及空气稀薄的高山环境、矿洞环境，甚至用于严重污染或有毒性的环境区域的一体式可逆燃料电池系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一体式可逆燃料电池系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：