一种提高发电性能的燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种提高发电性能的燃料电池系统，包括发电模块，包括燃料电池，所述燃料电池内设有催化剂；催化剂活化模块，包括IGBT和IGBT驱动控制保护电路；以及主控模块，包括主控电路；所述负载电路的一端与燃料电池的正极连接，所述负载电路的另一端与燃料电池的负极连接，所述IGBT与负载电路并联，所述IGBT的集电极与燃料电池的正极连接，所述IGBT的发射极与燃料电池的负极连接，所述IGBT的门极与IGBE驱动控制保护电路连接，所述IGBT驱动控制保护电路均与主控电路连接。本实用新型专利技术能使催化剂活化，有效提高燃料电池的发电性能，延长燃料电池的使用寿命。

A fuel cell system for improving power generation performance

【技术实现步骤摘要】
一种提高发电性能的燃料电池系统
本技术涉及发电设备
，特别涉及一种提高发电性能的燃料电池系统。
技术介绍
氢，是一种21世纪最理想的能源之一，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的主要是CO2和SO2，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢燃烧后唯一的产物是水，是非常环保的能源。随着技术的发展，氢气在产业中的应用越来越广泛，例如合成氨工业和石油精制加氢工业等等，除此之外，氢气还可用于发电，随着时代进步，涌现出一批燃料电池，该燃料电池用于氢气与空气中的氧气发生电化学反应产生电能，如图1所示，在燃料电池4的负极：2H2→4H++4e-，H2分裂成两个质子和两个电子，质子穿过质子交换膜42进入正极，电子经外部负载进入正极，在燃料电池的正极：O2+4e-+4H+→2H2O，质子、电子和O2重新结合以形成H2O，而一般而言，这一反应过程中是需要在质子交换膜42中的催化剂催化下提高反应速率。由于在燃料电池4的正极中质子交换膜42中的催化剂能与氧气接触，这样使催化剂容易与氧气生成氧化物而失去催化剂的活性，导致燃料电池4的发电性能下降，降低燃料电池4的使用寿命。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，针对上述现有技术中的不足，提供一种提高发电性能的燃料电池系统，其能使催化剂活化，有效提高燃料电池的发电性能，延长燃料电池的使用寿命。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种提高发电性能的燃料电池系统，包括发电模块，包括燃料电池，所述燃料电池用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生电能，所产生的电能为负载电路供电；所述燃料电池包括多个反应电堆，所述反应电堆包括氢气输送通道和空气输送通道，氢气输送通道与空气输送通道之间设有质子交换膜，所述质子交换膜中含有催化剂，所述催化剂用于加快氢气及空气中的氧气之间的电化学反应速率；催化剂活化模块，用于为燃料电池的质子交换膜提供瞬间大电流以活化质子交换膜内的催化剂，所述催化剂活化模块包括IGBT和IGBT驱动控制保护电路；主控模块，用于控制发电模块及催化剂活化模块的工作，包括主控电路；所述负载电路的一端与燃料电池的正极连接，所述负载电路的另一端与燃料电池的负极连接，所述IGBT与负载电路并联，所述IGBT的集电极与燃料电池的正极连接，所述IGBT的发射极与燃料电池的负极连接，所述IGBT的门极与IGBT驱动控制保护电路连接，所述IGBT驱动控制保护电路均与主控电路连接。作为一种优选方案，所述负载电路包括负载和开关，所述开关的一端与燃料电池的正极连接，所述开关的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端与燃料电池的负极连接。作为一种优选方案，所述发电模块还包括正极板和负极板，在氢气输送通道的一侧，质子交换膜电性连接有膜阳极片；在空气输送通道的一侧，质子交换膜电性连接有膜阴极片；所述正极板与反应电堆中的膜阴极片电性连接，所述负极板与反应电堆中的膜阳极片电性连接。作为一种优选方案，所述发电模块还包括氢气输气管道和排气管道，所述氢气输气管道与氢气输送通道连通，所述排气管道与外界空气连通，所述空气输送通道上开设有多个空气进气口，所述氢气自氢气输气管道进入氢气输送通道，在质子交换膜中的催化剂催化下，氢气生成氢质子和负电子，所述氢质子通过质子交换膜到达空气输送通道，所述负电子经负载电路或IGBT后到达空气输送通道，空气自空气进气口进入空气输送通道，氢质子、负电子和空气中的氧气反应生成水蒸汽，水蒸汽及余下未反应的氢气自排气管道中排出。作为一种优选方案，所述发电模块还包括输气电磁阀，所述输气电磁阀安装于氢气输气管道上以控制氢气输气管道的通断。作为一种优选方案，所述发电模块还包括排气电磁阀，所述排气电磁阀安装于排气管道上以控制排气管道的通断。作为一种优选方案，所述发电模块还包括空气过滤网，所述空气过滤网设于燃料电池的一侧。作为一种优选方案，所述发电模块还包括送气风扇，所述送气风扇设于燃料电池的另一侧，所述送气风扇将空气经空气过滤网后自空气进气口送入空气输送通道，并带走反应电堆反应产生的部分热量。本技术的有益效果是：通过IGBT和IGBT驱动控制保护电路的配合能对燃料电池中的质子交换膜中的催化剂施以大电流，促使催化剂中被氧化的成分重新被还原，以此活化催化剂，从而能提高燃料电池系统的发电性能，更能延长燃料电池系统的使用寿命；送气风扇的设置一方面能将空气自空气进入口送入空气输送通道，另一方面又能带走燃料电池内发生的电化学反应所产生的热量，起到降温的功效，从而使燃料电池运行更稳定，有效延长燃料电池的使用寿命；本燃料电池系统能产生稳定的直流电流为负载供电，满足负载需求，工作稳定，安全性能高。附图说明图1为燃料电池内发生的电化学反应示意图；图2为本技术之实施例与负载电路的连接示意图；图3为本技术之实施例的发电模块的结构示意图；图4为本技术之提高燃料系统发电性能的方法流程图；图5为本技术之催化剂活化期间燃料电池内的电流变化图。图中：1-发电模块，2-催化剂活化模块，3-主控模块，4-燃料电池，41-空气输送通道，42-质子交换膜，43-氢气输送通道，44-空气进气口，5-IGBT，6-IGBT驱动控制保护电路，7-主控电路，8-负载电路，9-开关，10-负载，11-氢气输气管道，12-排气管道，13-输气电磁阀，14-排气电磁阀，15-送气风扇，16-空气过滤网。具体实施方式下面结合附图对本技术的结构原理和工作原理作进一步详细说明。结合图1至图3对本技术所述的一种燃料电池进行说明。一种提高发电性能的燃料电池系统，包括发电模块1，包括燃料电池4，所述燃料电池4用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生电能，所产生的电能为负载电路8供电，所述燃料电池4包括66个反应电堆，所述反应电堆包括氢气输送通道43和空气输送通道41，氢气输送通道43和空气输送通道41之间设有质子交换膜42，所述质子交换膜42内含有催化剂，所述催化剂用于加快氢气及空气中的氧气之间的电化学反应速率；催化剂活化模块2，用于为燃料电池4提供瞬间大电流以活化燃料电池4内的催化剂，所述催化剂活化模块2包括IGBT5和IGBT驱动控制保护电路6；主控模块3，用于控制发电模块1及催化剂活化模块2的工作，包括主控电路7；所述负载电路8的一端与燃料电池4的正极连接，所述负载电路8的另一端与燃料电池4的负极连接，所述IGBT5与负载电路8并联，所述IGBT5的集电极与燃料电池4的正极连接，所述IGBT5的发射极与燃料电池4的负极连接，所述IGBT5的门极与IGBT驱动控制保护电路6连接，所述IGBT驱动控制保护电路6均与主控电路7连接。其中，IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。作为一种优选方案，所述负载电路8包括负载10和开关9，所述开关9的一端与燃料电池4的正极连接，所述开关9的另一端与负载10的一端连接，所述负载10的另一端与燃料电池4的负极连接。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高发电性能的燃料电池系统，其特征在于：包括发电模块，包括燃料电池，所述燃料电池用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生电能，所产生的电能为负载电路供电；所述燃料电池包括多个反应电堆，所述反应电堆包括氢气输送通道和空气输送通道，氢气输送通道与空气输送通道之间设有质子交换膜，所述质子交换膜中含有催化剂，所述催化剂用于加快氢气及空气中的氧气之间的电化学反应速率；催化剂活化模块，用于为燃料电池的质子交换膜提供瞬间大电流以活化质子交换膜内的催化剂，所述催化剂活化模块包括IGBT和IGBT驱动控制保护电路；主控模块，用于控制发电模块及催化剂活化模块的工作，包括主控电路；所述负载电路的一端与燃料电池的正极连接，所述负载电路的另一端与燃料电池的负极连接，所述IGBT与负载电路并联，所述IGBT的集电极与燃料电池的正极连接，所述IGBT的发射极与燃料电池的负极连接，所述IGBT的门极与IGBT驱动控制保护电路连接，所述IGBT驱动控制保护电路均与主控电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种提高发电性能的燃料电池系统，其特征在于：包括发电模块，包括燃料电池，所述燃料电池用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生电能，所产生的电能为负载电路供电；所述燃料电池包括多个反应电堆，所述反应电堆包括氢气输送通道和空气输送通道，氢气输送通道与空气输送通道之间设有质子交换膜，所述质子交换膜中含有催化剂，所述催化剂用于加快氢气及空气中的氧气之间的电化学反应速率；催化剂活化模块，用于为燃料电池的质子交换膜提供瞬间大电流以活化质子交换膜内的催化剂，所述催化剂活化模块包括IGBT和IGBT驱动控制保护电路；主控模块，用于控制发电模块及催化剂活化模块的工作，包括主控电路；所述负载电路的一端与燃料电池的正极连接，所述负载电路的另一端与燃料电池的负极连接，所述IGBT与负载电路并联，所述IGBT的集电极与燃料电池的正极连接，所述IGBT的发射极与燃料电池的负极连接，所述IGBT的门极与IGBT驱动控制保护电路连接，所述IGBT驱动控制保护电路均与主控电路连接。2.根据权利要求1所述的一种提高发电性能的燃料电池系统，其特征在于：所述负载电路包括负载和开关，所述开关的一端与燃料电池的正极连接，所述开关的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端与燃料电池的负极连接。3.根据权利要求2所述的一种提高发电性能的燃料电池系统，其特征在于：所述发电模块还包括正极板和负极板，在氢气输送通道的一侧，质子交换膜电性连接有膜阳极片；在空气输送通道的一侧，质子交换膜电性连接有膜阴极片...

【专利技术属性】
技术研发人员：向德成，欧科军，
申请(专利权)人：广东亚氢科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44