一种基于空气电池的一体化发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于空气电池的一体化发电系统，该一体化发电系统包括氢燃料电池、发电堆、散热器、密闭反应液箱以及气液分离器；密闭反应液箱与发电堆的进液口之间通过出液管连接，发电堆的出液口与散热器的进液口之间通过导液管连接，散热器的出液口与密闭反应液箱之间通过第一回液管连接；密闭反应液箱的上部与气液分离器的进气口之间通过排气管连接，气液分离器的排气口与氢燃料电池之间通过供气管连接；密闭反应液箱中装有反应液。本发明专利技术创新地将空气电池和氢燃料电池组成一体化发电系统，不仅能够实现一体化、连续高效发电，而且显著增强了发电系统整体的能量转换效率，具有安全、方便、节能、环保、应用范围广等突出优点。

An Integrated Power Generation System Based on Air Battery

The invention discloses an integrated power generation system based on air battery, which comprises hydrogen fuel cell, power generation reactor, radiator, closed reaction liquid tank and gas-liquid separator; the closed reaction liquid tank is connected with the liquid inlet of power generation reactor through the liquid outlet pipe; the liquid outlet of power generation reactor is connected with the liquid inlet of radiator through the liquid outlet pipe; and the liquid outlet of radiator is connected with the liquid outlet through the liquid outlet pipe. The upper part of the closed reaction tank is connected with the intake port of the gas-liquid separator through the exhaust pipe, and the exhaust port of the gas-liquid separator is connected with the hydrogen fuel cell through the supply pipe. The reaction liquid is filled in the closed reaction tank. The invention innovatively integrates air battery and hydrogen fuel cell into an integrated power generation system, which can not only realize integrated, continuous and efficient power generation, but also significantly enhance the overall energy conversion efficiency of the power generation system, and has the outstanding advantages of safety, convenience, energy saving, environmental protection and wide application range.

【技术实现步骤摘要】
一种基于空气电池的一体化发电系统
本专利技术涉及发电系统
，更为具体来说，本专利技术为一种基于空气电池的一体化发电系统。
技术介绍
目前，对于氢燃料电池来说，其使用的燃料氢通常由储氢设备提供。但是，通过储氢设备为氢燃料电池供氢的方式存在如下问题：(1)现有氢燃料电池发电系统难以实现连续发电且供电能力受限，应用范围窄，储存的氢气容易被消耗完，特别对于负载用电需求较大的场合，上述情况更为明显；(2)在氢气耗完后需要重新充氢，充氢过程中无法使用氢燃料电池，充氢过程极为不方便且可能发生危险；(3)氢自身是易燃易爆物质，储存氢必然存在安全隐患。因此，如何能够实现氢燃料电池的连续供电、拓宽氢燃料电池的应用范围、提高氢燃料电池的便利性以及安全性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
为了解决现有氢燃料电池存在的无法连续供电、供电能力有限、应用范围窄、存在安全隐患、便利性较差、可靠性较低等问题，本专利技术创新地提供了一种基于空气电池的一体化发电系统，是一种将空气电池和氢燃料电池结合的联合发电系统，能够在制氢的同时进行发电，本专利技术能够对氢进行高效的收集，从而彻底解决了现有技术存在的诸多问题。为实现上述技术目的，本专利技术公开了一种基于空气电池的一体化发电系统，该发电系统包括氢燃料电池、发电堆、散热器、密闭反应液箱及气液分离器；所述密闭反应液箱与发电堆的进液口之间通过出液管连接，发电堆的出液口与散热器的进液口之间通过导液管连接，散热器的出液口与所述密闭反应液箱之间通过第一回液管连接；密闭反应液箱的上部与气液分离器的进气口之间通过排气管连接，气液分离器的排气口与所述氢燃料电池之间通过供气管连接；所述密闭反应液箱中装有反应液。基于上述的技术方案，本专利技术有效实现了氢燃料电池和空气电池一体化、连续发电的目的，空气电池既是发电设备也是产氢设备，氢气随产随用，不需要再为氢燃料电池储备氢气，本专利技术不仅解决了氢燃料电池的供氢问题，且显著增强了发电系统整体的能量转换效率、实现了节能环保，从而彻底解决了现有技术存在的诸多问题。进一步地，气液分离器的下部与所述密闭反应液箱之间通过第二回液管连接，所述第二回液管上设置有排液阀。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够实现对气液分离器除去的且液化后的水汽进行有效地回收，并且能通过排液阀对回流液体进行控制，从而保证反应液循环系统的持续稳定工作。进一步地，所述密闭反应液箱包括箱体和箱盖，所述箱盖上开有排气孔，所述排气孔与所述排气管连接；在箱盖内侧且处于排气孔的正下方处固定有过滤网。基于上述改进的技术方案，本专利技术不仅能通过密闭反应液箱实现回收及输出氢气的目的，实现对氢气的初步过滤，尽可能减少流向气液分离器的水汽，实现对氢气的初步纯化，进而提高本专利技术的发电效率。进一步地，所述箱体上开有出液孔、第一回液孔及第二回液孔，所述出液孔与所述出液管连接，所述第一回液孔与所述第一回液管连接，所述第二回液孔与所述第二回液管连接；所述箱体内设置有过滤器，所述过滤器悬挂于箱盖内壁上，且过滤器上表面所处的高度小于第一回液孔的高度。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够对流回的液体和气体进行初步分离，从而使液体向下流、氢气向上排出，实现对氢气的高度纯化，为氢燃料电池提供高品质燃料；而且本专利技术还能从更换下的过滤器中回收反应产物。进一步地，密闭反应液箱内反应液的体积小于密闭反应液箱的容积，过滤器的下表面处于反应液的液面上方；所述箱盖呈锥形且锥尖朝上。基于上述改进的技术方案，本专利技术使反应液不充满反应液箱，能够确保密闭反应液箱内氢气有效的排出，并且通过过滤器对回流的反应液进行有效过滤，以满足本专利技术连续且稳定工作的目的。进一步地，所述气液分离器内固定有至少一层滤网；所述气液分离器的进气口的高度低于排气口的高度，气液分离器内的滤网的高度大于进气口的高度且小于排气口的高度。基于上述改进的技术方案，通过对滤网结构和位置的设计，使进入气液分离器的氢气水汽混合气体通过滤网，本专利技术能够实现对氢气中包含的水汽进行高效地滤除。进一步地，气液分离器的下部开有排水口，所述排水口与所述第二回液管连接；所述气液分离器内固定有上下设置的上液位传感器和下液位传感器，所述上液位传感器和下液位传感器均与所述排液阀通信连接；气液分离器的高度大于密闭反应液箱的高度。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够根据气液分离器中的液体量控制是否将气液分离器中的液体回流至密闭反应液箱，且通过气液分离器的高度设计使气液分离产生的液体充分回流至密闭反应液箱。进一步地，所述气液分离器包括集液箱体和集液箱盖，所述集液箱体与所述集液箱盖形成密闭空间；所述集液箱盖上固定有多根冷凝热管，冷凝热管的冷凝段朝上且伸出所述集液箱盖，冷凝热管的蒸发段朝下且置于所述密闭空间内；所述气液分离器的进气口的高度低于排气口的高度，气液分离器的下部开有排水口，所述排水口与所述第二回液管连接。基于上述改进的技术方案，本专利技术提供了一种除湿性能较优异的气液分离器，通过冷凝热管的设置，本专利技术能够实现对回收的氢气进行高效除湿，而且环境温度越低，本专利技术的除湿效果越好。进一步地，该发电系统还包括液泵，所述液泵设置于所述出液管上。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够通过液泵驱动的方式实现反应液的连续循环，在(铝)空气发电方案的基础上，保证空气电池可连续高效发电。进一步地，所述发电堆包括多个相互串联的单体，所述单体包括密封壳体及设于所述密封壳体内的防水透气膜，所述防水透气膜将密封壳体分隔为上壳体和下壳体，所述上壳体上开有出气孔，所有单体的出气孔均与氢燃料电池的供气口连通。基于上述改进的技术方案，通过对发电堆单体结构的特殊设计，本专利技术能实现在氢气产生的同时及时地收集，从而极大地提高对氢气的回收能力，为氢燃料电池及时、快速地提供充足的氢气作为燃料。进一步地，所述发电堆为铝空气发电堆。基于上述改进的技术方案，本专利技术优选地通过铝空气发电堆产生大量的氢气，以供氢燃料电池使用；大量实验表明，通过铝空气发电堆构建本专利技术的发电系统，能量转换效率更高、发电能力更强。进一步地，所述散热器上安装有散热风扇，所述散热器具有多个翅片。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够显著地提高散热器的散热效果，有助于氢气和水汽的分离，从而进一步地提高氢气与水汽分离的效果。进一步地，该发电系统还包括初级分离器，所述初级分离器串联于所述发电堆与所述散热器之间，初级分离器的上部与所述气液分离器连通。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够通过初级分离器对产生的氢气进行预先回收和纯化，提高氢气的回收率，从而为氢燃料电池提供足量的氢气。本专利技术的有益效果为：本专利技术创新地将(铝)空气电池和氢燃料电池组成了一体化发电系统，该一体化发电系统不仅能够实现连续高效发电，而且还具有安全、方便、节能、环保、应用范围广等突出优点。附图说明图1为实施例一的基于空气电池的一体化发电系统的结构示意图。图2为密闭反应液箱的剖视结构示意图。图3为密闭反应液箱的立体结构示意图。图4为密闭反应液箱的侧视结构示意图。图5为一种形式的气液分离器的剖视结构示意图。图6为另一种形式的气液分离器的立体结构示意图。图7为另一种形式的气液分离器的剖视结构示意图。图8为发电堆的一个单体的立体结构示意图。图9为实施例二的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：该发电系统包括氢燃料电池(1)、发电堆(2)、散热器(3)、密闭反应液箱(4)及气液分离器(5)；所述密闭反应液箱(4)与发电堆(2)的进液口之间通过出液管(10)连接，发电堆(2)的出液口与散热器(3)的进液口之间通过导液管(11)连接，散热器(3)的出液口与所述密闭反应液箱(4)之间通过第一回液管(12)连接；密闭反应液箱(4)的上部与气液分离器(5)的进气口(51)之间通过排气管(13)连接，气液分离器(5)的排气口(52)与所述氢燃料电池(1)之间通过供气管(14)连接；所述密闭反应液箱(4)中装有反应液。

【技术特征摘要】
1.一种基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：该发电系统包括氢燃料电池(1)、发电堆(2)、散热器(3)、密闭反应液箱(4)及气液分离器(5)；所述密闭反应液箱(4)与发电堆(2)的进液口之间通过出液管(10)连接，发电堆(2)的出液口与散热器(3)的进液口之间通过导液管(11)连接，散热器(3)的出液口与所述密闭反应液箱(4)之间通过第一回液管(12)连接；密闭反应液箱(4)的上部与气液分离器(5)的进气口(51)之间通过排气管(13)连接，气液分离器(5)的排气口(52)与所述氢燃料电池(1)之间通过供气管(14)连接；所述密闭反应液箱(4)中装有反应液。2.根据权利要求1所述的基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：气液分离器(5)的下部与所述密闭反应液箱(4)之间通过第二回液管(15)连接，所述第二回液管(15)上设置有排液阀(16)。3.根据权利要求2所述的基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：所述密闭反应液箱(4)包括箱体(40)和箱盖(41)，所述箱盖(41)上开有排气孔(410)，所述排气孔(410)与所述排气管(13)连接；在箱盖(41)内侧且处于排气孔(410)的正下方处固定有过滤网(42)。4.根据权利要求3所述的基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：所述箱体(40)上开有出液孔(400)、第一回液孔(402)及第二回液孔(401)，所述出液孔(400)与所述出液管(10)连接，所述第一回液孔(402)与所述第一回液管(12)连接，所述第二回液孔(401)与所述第二回液管(15)连接；所述箱体(40)内设置有过滤器(43)，所述过滤器(43)悬挂于箱盖(41)内壁上，且过滤器(43)上表面所处的高度小于第一回液孔(402)的高度。5.根据权利要求4所述的基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：密闭反应液箱(4)内反应液的体积小于密闭反应液箱(4)的容积，过滤器(43)的下表面处于反应液的液面上方；所述箱盖(41)呈锥形且锥尖朝上。6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的基于空气电池的一体化发电系统，其特征在于：所述气液分离器(5)内固定有至少一层滤网(50)；所述气液分离器(5)的进气口(51)的高度低于排气口(52)的高度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷红红，王瑞智，肖建军，雷新望，张志刚，李小丽，刘保银，易善伟，王贺省，张冬伟，陈紫旭，
申请(专利权)人：郑州佛光发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41