电池发电系统及其车辆技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电池发电系统及其车辆。所述电池发电系统包括氢燃料电池、第一空压机、冷却器、富氧膜分离装置和第二空压机；所述冷却器设置在所述第一空压机与所述富氧膜分离装置之间的管线上；所述富氧膜分离装置用于将冷却器降温后的空气分离成两部分气体，一部分是富氧空气，另一部分是富氮空气；所述第二空压机设置在所述富氧膜分离装置与所述氢燃料电池之间的管线上；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氧空气通过管线输送至所述第二空压机。本实用新型专利技术的电池发电系统可以通过富氧膜分离装置提高空气的氧浓度，从而提高氢燃料电池发电效率。

Battery Power Generation System and Its Vehicles

【技术实现步骤摘要】
电池发电系统及其车辆
本技术涉及一种电池发电系统及其车辆。
技术介绍
膜法富氧技术是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差下将空气中的氧富集。氢燃料电池发电需要有充足的燃料、氧化剂供应。在氢-空气燃料电池中，氧化剂一般来自空气中的氧。在氢-空气燃料电池中，为提高阴极反应速率，一般需要提高空气的氧气浓度。CN1822420A公开了一种燃料电池发电系统，所述系统包括由多个单体电池组成的燃料电池组、氢气供应装置、空气供应装置、电气控制装置和设置在空气供应装置通向燃料电池组的供气管道上的富氧装置。上述专利文献并没有公开富氧装置以及相连装置的具体结构，导致本领域技术人员根据说明书内容无法实现富氧操作。CN104681840A公开了一种具有自制氢、氧单元的富氧型燃料电池发电一体化备用电源，其包括高压电解池，所述高压电解池对水进行电解；储氢瓶和储空气/氧瓶，所述储氢瓶收集从所述高压电解池产生的氢气，所述储空气/氧瓶收集从所述高压电解池产生的氧气；富氧型燃料电池电源，所述燃料电池电源与负载和高压电解池相连接。上述专利文献提出富氧电堆体系，通过自带高压电解水制氢、氧单元实现富氧电堆体系，将电解水产物氧气用于燃料电池阴极反应气，但是上述方法的富氧效率较低，导致空气的氧气浓度也较低。
技术实现思路
本技术的目的之一在于提供一种电池发电系统，其可以通过富氧膜分离装置提高空气的氧浓度，从而提高氢燃料电池发电效率。本技术的另一个目的在于提供一种车辆，其包括上述电池发电系统。本技术采用如下技术方案实现上述目的。一方面，本技术提供一种电池发电系统，其包括氢燃料电池、第一空压机、冷却器、富氧膜分离装置和第二空压机；所述冷却器设置在所述第一空压机与所述富氧膜分离装置之间的管线上；所述富氧膜分离装置用于将冷却器降温后的空气分离成两部分气体，一部分是富氧空气，另一部分是富氮空气；所述第二空压机设置在所述富氧膜分离装置与所述氢燃料电池之间的管线上；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氧空气通过管线输送至所述第二空压机。根据本技术的电池发电系统，优选地，还包括过滤器和空气尾排管；所述过滤器通过管线与第一空压机连通；经过滤器过滤后的空气被输送至第一空压机；所述空气尾排管与所述富氧膜分离装置连通；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氮空气通过管线输送至所述空气尾排管。根据本技术的电池发电系统，优选地，还包括空气输送管和加湿器；加湿器设置在所述第二空压机和所述氢燃料电池之间的管线上；加湿器为用于增加富氧空气中的含水量；所述空气输送管将空气输送至所述过滤器。根据本技术的电池发电系统，优选地，还包括贮氢瓶、减压阀和氢气尾排管；所述贮氢瓶通过供氢管道与氢燃料电池连通，所述减压阀设置在所述供氢管道上；所述贮氢瓶中的氢气经减压阀减压后输送至氢燃料电池；从氢燃料电池排出的氢气通过氢气尾排管排入大气中。根据本技术的电池发电系统，优选地，还包括氢气循环泵；从氢燃料电池排出的氢气被分成两条支路：一部分排出的氢气通过氢气循环泵升压后被输送至氢燃料电池，另一部分排出的氢气通过氢气尾排管排入大气中。根据本技术的电池发电系统，优选地，还包括水槽、水泵和废水尾排管；所述水槽中的水经水泵供给至氢燃料电池，作为电解液用于质子交换；从氢燃料电池排出的水通过废水尾排管排放掉。根据本技术的电池发电系统，优选地，还包括散热器；从氢燃料电池排出的水被分成两条支路：一部分排出的水进入散热器，将热量释放后输送至水槽；另一部分排出的水进入加湿器，增加富氧空气中的含水量，并且多余的水通过废水尾排管排放掉。根据本技术的电池发电系统，优选地，所述氢燃料电池在阴极和阳极之间布置质子交换膜，作为电解液及质子穿过的通道。根据本技术的电池发电系统，优选地，所述富氧膜分离装置包括多个并联的高分子中空纤维膜。另一方面，本技术提供一种车辆，包括上述电池发电系统。本技术的电池发电系统通过富氧膜分离装置提高空气的氧浓度，从而提高氢燃料电池发电效率。根据本技术优选的技术方案，电池发电系统的富氧膜分离装置包括多个并联的高分子中空纤维膜，有利于提高膜分离效率，进一步提高空气的氧浓度。附图说明图1为本技术的一种电池发电系统。附图标记说明如下：1-过滤器；2-第一空压机；3-冷却器；4-富氧膜分离装置；5-第二空压机；6-加湿器；7-氢燃料电池；8-贮氢瓶；9-减压阀；10-氢气循环泵；11-散热器；12-水槽；13-水泵；14-氢气尾排管；15-废水尾排管；16-空气输送管；17-空气尾排管。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步的说明，但本技术的保护范围并不限于此。<电池发电系统>本技术的电池发电系统包括氢燃料电池、第一空压机、冷却器、富氧膜分离装置和第二空压机。任选地，还可以包括其他辅助设备。在本技术中，所述冷却器设置在所述第一空压机与所述富氧膜分离装置之间的管线上。第一空压机用于将空气升压至富氧膜分离装置所需的正常工作压力。正常工作压力为本领域所熟知的，这里不再赘述。冷却器用于将第一空压机升压后的空气降温至富氧膜分离装置所需的正常工作温度。正常工作温度为本领域所熟知的，这里不再赘述。所述富氧膜分离装置用于将冷却器降温后的空气分离成两部分气体，一部分是富氧空气，另一部分是富氮空气。所述第二空压机设置在所述富氧膜分离装置与所述氢燃料电池之间的管线上。经所述富氧膜分离装置分离得到的富氧空气通过管线输送至所述第二空压机。第二空压机用于将富氧空气升压至氢燃料电池所需的工作压力。该工作压力为本领域所熟知的，这里不再赘述。根据本技术的一个具体实施方式，经第一空压机升压的空气通过冷却器降温，然后输送至富氧膜分离装置。上述电池发电系统采用富氧膜分离装置通过分离富集方式得到富氧空气，有利于提高空气的氧浓度，从而提高氢燃料电池发电效率。在本技术中，富氧膜分离装置包括多个并联的高分子中空纤维膜。优选地，高分子中空纤维膜的材质为聚酰亚胺。富氧膜分离装置是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，使空气中氧气优先通过膜而得到富氧空气。采用上述结构设计的富氧膜分离装置，有利于提高膜分离效率，进一步提高空气的氧浓度，从而提高氢燃料电池发电效率。本技术的电池发电系统还可以包括过滤器和空气尾排管。所述过滤器通过管线与第一空压机连通；经过滤器过滤后的空气被输送至第一空压机。所述空气尾排管与所述富氧膜分离装置连通；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氮空气通过管线输送至所述空气尾排管。空气尾排管用于输送富氮空气，从而排入大气中。过滤器的设置可以将空气中的细小颗粒杂质过滤，从而减少颗粒杂质进入氢燃料电池，避免对氢燃料电池造成损害。本技术的电池发电系统还可以包括空气输送管和加湿器。加湿器设置在所述第二空压机和所述氢燃料电池之间的管线上。加湿器用于增加富氧空气中的含水量。所述空气输送管将空气输送至所述过滤器。过滤器的设置可以将空气中的细小颗粒杂质过滤，从而减少颗粒杂质进入氢燃料电池，避免对氢燃料电池造成损害。本技术的电池发电系统还可以包括贮氢瓶、减压阀和氢气尾排管。贮氢瓶通过供氢管道与氢燃料电池连通，用于将氢气供给至氢燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池发电系统，其特征在于，包括氢燃料电池、第一空压机、冷却器、富氧膜分离装置和第二空压机；所述冷却器设置在所述第一空压机与所述富氧膜分离装置之间的管线上；所述富氧膜分离装置用于将冷却器降温后的空气分离成两部分气体，一部分是富氧空气，另一部分是富氮空气；所述第二空压机设置在所述富氧膜分离装置与所述氢燃料电池之间的管线上；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氧空气通过管线输送至所述第二空压机。

【技术特征摘要】
1.一种电池发电系统，其特征在于，包括氢燃料电池、第一空压机、冷却器、富氧膜分离装置和第二空压机；所述冷却器设置在所述第一空压机与所述富氧膜分离装置之间的管线上；所述富氧膜分离装置用于将冷却器降温后的空气分离成两部分气体，一部分是富氧空气，另一部分是富氮空气；所述第二空压机设置在所述富氧膜分离装置与所述氢燃料电池之间的管线上；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氧空气通过管线输送至所述第二空压机。2.根据权利要求1所述的电池发电系统，其特征在于，还包括过滤器和空气尾排管；所述过滤器通过管线与第一空压机连通；经过滤器过滤后的空气被输送至第一空压机；所述空气尾排管与所述富氧膜分离装置连通；经所述富氧膜分离装置分离得到的富氮空气通过管线输送至所述空气尾排管。3.根据权利要求2所述的电池发电系统，其特征在于，还包括空气输送管和加湿器；加湿器设置在所述第二空压机和所述氢燃料电池之间的管线上；加湿器用于增加富氧空气中的含水量；所述空气输送管将空气输送至所述过滤器。4.根据权利要求3所述的电池发电系统，其特征在于，还包括贮氢瓶、减压阀和氢气尾排管；所述贮氢瓶通过供氢管道与氢燃料电池连通，所述减压阀设置在所述供氢管道上；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹维峰，赵连祥，李民堂，
申请(专利权)人：北京海珀尔氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11