[发明专利]一种水下装备复合能源高效利用系统及使用方法

说明书

一种水下装备复合能源高效利用系统及使用方法，包括舱体结构，其内壁面固定安装有贴壁水箱和生成水箱，舱体结构的内壁面还固定有共形导热结构，共形导热结构上安装有互相连接的多个温差电池，每两个温差电池连接一块集成水板；舱体结构的内部设置有燃料电池模块，其一端通过管路连接氢气瓶，另一端通过管路连接氧气瓶；燃料电池模块还通过管路与生成水箱连接；还通过管路依次串联循环水泵、贴壁水箱、一个集成水板；还通过管路依次串联燃料电池直流变换器、温差电池直流变换器和另一个集成水板，集成水板均通过管路连接至燃料电池模块，提升了水下装备的工作效能。

技术领域

本发明涉及水下装备能源技术领域，尤其是一种水下装备复合能源高效利用系统及使用方法。

背景技术

目前，日益重视进入海洋及开展海洋开发，多次强调海洋事业关系民族生存发展状态，关系国家的兴衰安危。进入海洋、开发海洋必须依托于海洋科技装备，各型民用及军用的AUV、滑翔机等水下装备是执行海洋环境调查、资源勘探、水下目标识别以及军事侦查等任务的重要装备手段。执行探测及作业任务要求水下装备能够长时间远航程地在水下工作，水下能源技术是影响水下装备工作效能的关键技术，要求能源系统具有高的发电效率。

燃料电池系统应用于水下装备，具有效率高、无废气排放、红外特征小等优点，已经成为水下装备能源技术发展的重要方向。燃料电池相比较于常规动力装置，效率可高达50%以上，其运行温度约为70～80℃，产生多余的热量需通过冷却介质带出燃料电池内部，在通常的燃料电池系统中，燃料电池产生的热能是直接排放至周围环境中，没有产生实际的作用。利用燃料电池的余热并使其转化为电能，是进一步提升系统发电效率的途径之一，水下装备获得更多的电能可进一步提升其水下作业效能。温差电池是一种运用塞贝克效应利用热电材料把温差直接转变成电能的器件，燃料电池产生的高温与海洋水下环境中的低温具有较高的温度差，利用温差发电把热能转化成电能，可提升燃料电池系统的发电效率。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水下装备复合能源高效利用系统及使用方法，从而利用燃料电池模块产生的废热发电，提升了水下装备的工作效能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水下装备复合能源高效利用系统，包括舱体结构，所述舱体结构的内壁面固定安装有贴壁水箱和生成水箱，舱体结构的内壁面还固定有共形导热结构，所述共形导热结构上安装有互相连接的多个温差电池，每两个温差电池连接一块集成水板；

所述舱体结构的内部设置有燃料电池模块，所述燃料电池模块的一端通过管路连接氢气瓶，所述燃料电池模块与氢气瓶之间的管路上安装有氢气管路阀组，所述燃料电池模块的另一端通过管路连接氧气瓶，所述燃料电池模块与氧气瓶之间的管路上安装有氧气管路阀组；

所述燃料电池模块还通过管路与生成水箱连接；

所述燃料电池模块还通过管路依次串联循环水泵、贴壁水箱、一个集成水板；

所述燃料电池模块还依次串联燃料电池直流变换器、温差电池直流变换器和温差电池，

集成水板均通过管路连接至燃料电池模块。

其进一步技术方案在于：

所述氢气瓶设置有两个，放置在燃料电池模块的外壁面。

所述氢气瓶采用铝合金内胆碳纤维缠绕的气瓶形式。

氢气管路阀组和氧气管路阀组的结构相同，均通过滤器、减压阀及相应的仪器仪表组成，将氢气瓶和氧气瓶内的高压气体降压稳压至燃料电池模块所需的指标范围。

舱体结构为水下装备水密耐压结构，承受水下的高压环境，采用钢或钛合金制成。

舱体结构的外部是高压的海水，内部环境为常压密闭环境。

所述集成水板并联设置有两组。