[发明专利]一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统

权利要求书

1.一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，包括，燃料电池电堆、储氢罐、氢气供给装置、空气供给装置、换热循环装置和控制装置，所述储氢罐内存放有具备加氢放氢功能储氢合金，储氢合金释放出的氢气通过所述氢气供给装置为所述燃料电池电堆提供燃料，所述空气供给装置为所述燃料电池电堆提供空气，所述换热循环装置用来实现所述储氢罐和所述燃料电池电堆之间的热量传递，所述控制装置与所述储氢罐、所述氢气供给装置、所述空气供给装置和所述换热循环装置控制连接；其特征在于，

在所述储氢罐的氢气出口处设置有电加热装置；

所述换热循环装置包括散热器、换热循环泵、第一循环管道、第二循环管道和旁通管道；所述燃料电池电堆的导热流体出口通过所述第二循环管道与所述储氢罐的导热流体入口连接，所述燃料电池电堆的导热流体入口通过所述第一循环管道与所述储氢罐的导热流体出口连接，所述储氢罐、所述第一循环管道、所述燃料电池电堆和所述第二循环管道共同构成换热循环回路；所述换热循环泵设置在换热循环回路上；所述旁通管道连接在所述第一循环管道和所述第二循环管道之间，所述散热器设置在所述旁通管道上；在所述旁通管道上设有第三阀门；在所述燃料电池电堆的导热流体入口、导热流体出口处分别设有第一温度传感器和第二温度传感器。

2.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，所述储氢合金为设置在所述储氢罐内的储氢合金颗粒，所述储氢合金颗粒为ZrCo合金颗粒、LaNi合金颗粒或Mg₂Ni合金颗粒。

3.如权利要求2所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，所述电加热装置为立体网状结构，在所述立体网状结构上附着有所述储氢合金颗粒。

4.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，在所述储氢罐内设有供导热流体流经的换热管道，所述换热管道盘旋于所述储氢罐内，且在所述换热管道上设置有鳍片。

5.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，所述氢气供给装置包括设置在所述储氢罐的氢气出口处的第二阀门，在所述第二阀门后设置有氢气流量计，所述控制装置与所述第二阀门、所述氢气流量计控制连接。

6.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，在所述燃料电池电堆的氢气入口和氢气出口之间连接有氢气循环泵，所述氢气循环泵与所述控制装置控制连接。

7.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，所述空气供给装置上设有受控于所述控制装置的供给阀门、流量计和湿度调节装置，用于控制进入所述燃料电池电堆的空气流量、压力、湿度。

8.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，启动状态时控制方法如下：启动燃料电池系统的同时启动所述储氢罐内的所述电加热装置；储氢合金释放出氢气进入所述燃料电池电堆，所述燃料电池电堆正常运行；导热流体开始进入所述燃料电池电堆降温，升温后的导热流体进入所述储氢罐的所述换热管道，为储氢合金加热；

系统稳定运行后的控制方法如下：关闭所述储氢罐内的所述电加热装置，燃料电池系统热量处于动态平衡状态；此时，所述燃料电池电堆流出的高温导热流体进入所述储氢罐内加热储氢合金，导热流体温度降低；降温后的导热流体进入所述燃料电池电堆，为所述燃料电池电堆降温，导热流体温度升高；依此循环。

9.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池电堆处于高功率运行状态时，开启所述散热器进行辅助散热，此时，所述燃料电池电堆流出的高温导热流体一部分流入所述散热器降温，一部分流入所述储氢罐加热储氢合金，降温后的导热流体混合后，再次流入所述燃料电池电堆；

所述燃料电池电堆处于高功率运行状态时，通过监测所述储氢罐中氢气的消耗量、进入所述燃料电池电堆的导热流体温度来判断是否需要使用所述散热器来辅助散热。

10.如权利要求1所述的一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统，其特征在于，在所述储氢罐的加氢过程中，利用导热流体带走热量；从所述储氢罐流出的高温导热流体流入所述燃料电池电堆、用以维持所述燃料电池电堆的温度；当监测到流入所述燃料电池电堆的导热流体温度过高时，启动所述散热器，此时从所述储氢罐流出的高温导热流体一部分流入所述散热器降温，一部分流入所述燃料电池电堆来维持所述燃料电池电堆的温度。