燃料电池储氢装置以及储氢和充氢系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种燃料电池储氢装置，该储氢装置包括储氢容器，该储氢容器具有氢气出口和氢气入口，该储氢装置还包括设置在储氢容器外围的传热通道，该传热通道具有冷却介质入口和冷却介质出口。本发明专利技术还提供一种燃料电池的储氢和充氢系统，该系统除了包括上述的储氢装置之外，还包括充氢装置，该充氢装置包括两端分别与所述冷却介质入口和冷却介质出口连通的冷却介质管路，设置在该冷却介质管路上的驱动装置，以及两端分别与所述氢气入口和外界的氢气源连通的充氢管路。在本发明专利技术的储氢和充氢系统中，可以有效利用系统本身的能量，提高整个系统的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池储氢装置，以及一种燃料电池储氢和充氢系统。
技术介绍
燃料电池是利用燃料和氧化剂产生电能的装置，具有高发电效率。燃料电池系统中，以高分子电解质膜为中心，其两侧设置有阳极(ANODE)和阴极(CATHODE)，作为燃料的氢气在阳极发生电化学还原反应，作为氧化剂的氧气在阴极发生电化学氧化反应，此时通过生成的电子的移动，产生电能。以典型的质子交换膜燃料电池(PEM燃料电池)为例，以氢气为燃料，在阳极反应中，氢气经由扩散层进入，借助催化层的催化剂如铂金属的催化作用，将氢气分解为氢质子及电子，前者经由质子交换膜进入阴极反应区，后者则经由集电装置向外部负载输出。另一方面，氧气作为氧化剂，经由阴极侧的扩散层进入，借助催化层的催化剂如铂金属的催化反应作用被分解，并结合来自于质子交换膜的氢质子及来自集电装置的电子，于阴极反应区生成水。燃料电池通常以储存在储氢装置中的氢气为燃料。对于气态氢，最常见的储存方式有两种，即高压钢瓶气态储氢和金属氢化物固态储氢。对储氢高压钢瓶补充氢气时，由于氢气为压缩气体，储氢装置会释放大量热量；采用金属氢化物固态储氢时，为金属氢化物补充氢气时为放热反应，并且充氢的速度和温度有关，温度越低，充氢速度越快。无论是高压钢瓶气态储氢还是金属氢化物固态储氢，在对储氢装置补充-->氢气时由于压缩氢气或者放热反应的原因，储氢装置会向外界释放大量热能。因为高温一方面容易造成储氢装置爆裂，同时，由于氢气为易燃易爆气体，高温源的存在将增加补充氢气时的不安定因素，因此有必要在补充氢气时对储氢装置实施冷却。CN 1472836A公开了一种用于燃料电池的贮氢装置，该贮氢装置包括贮氢材料瓶以及设置在该贮氢材料瓶外围或内部的传热通道，所述的贮氢材料瓶设有氢气进出口，所述的传热通道设有传热介质进口及出口。所述传热介质可以使用燃料电池排出的热空气或者从燃料电池排出的生成水，或者使用燃料电池循环冷却流体。由于贮氢材料装在贮氢瓶中，在向燃料电池释放氢气的过程中为吸热过程，而且其释放氢气的速度与吸热的速度有关，吸热速度越快释放氢气的速度越快。因此，通过上述技术方案，利用燃料电池排出的热空气或者热生成水或者燃料电池循环冷却流体加热来加热贮氢材料，因此能够有效利用能量，氢气释放速度快，燃料电池的发电效率高。但是，该专利技术仅仅涉及从储氢装置(贮氢瓶)向燃料电池供应氢气时，为贮氢材料提供热量以提高氢气供应速度的问题；而并没有涉及在向储氢装置中补充氢气时会释放大量热量，从而会增加危险性的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种燃料电池储氢装置，在从外界的氢气源向储氢装置中补充氢气时，能够有效吸收补充氢气过程中储氢装置所释放的热量，从而避免或者显著降低补充氢气过程中的危险性。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种燃料电池的储氢和充氢系统，该系统能够循环使用系统本身的能量，有效吸收补充氢气过程中储氢装置所释放的热量，从而避免或者显著降低补充氢气过程中的危险性，同时还-->能够提高由外界的氢气源向储氢装置补充氢气的速度。本专利技术的一方面提供一种燃料电池储氢装置，该储氢装置包括储氢容器，该储氢容器具有氢气出口和氢气入口，该储氢装置还包括设置在储氢容器外围的传热通道，该传热通道具有冷却介质入口和冷却介质出口。在本专利技术的这种储氢装置中，在通过外界的氢气源向储氢装置中补充氢气的过程中，通过设置在储存装置外围的传热通道中流动的冷却介质，能够有效吸收储氢装置释放的热量，从而提高了向储氢装置中补充氢气的安全性。本专利技术另一方面提供一种燃料电池的储氢和充氢系统，该系统除了包括上述的储氢装置之外，还包括充氢装置，该充氢装置包括两端分别与所述冷却介质入口和冷却介质出口连通的冷却介质管路，设置在该冷却介质管路上的驱动装置，以及两端分别与所述氢气入口和外界的氢气源连通的充氢管路。在本专利技术的储氢和充氢系统中，在由外界的氢气源向储氢装置补充氢气的过程中，氢气在从高压氢气源经过充氢管路补充到储氢装置中时，为气体释放过程，氢气源释放氢气端会吸收热量。与此同时，从传热通道循环流回到冷却介质管路中的冷却介质由于吸收了储氢装置散发的热量而温度升高。因此，在充氢装置中，热量可以从冷却介质管路转移到氢气源，从而可以有效利用系统本身的能量，提高整个系统的效率。附图说明图1是本专利技术的燃料电池储氢装置的一种典型实施方式的结构示意图。图2是本专利技术储氢装置的一种优选实施例的截面示意图。图3是本专利技术燃料电池储氢和充氢系统的一种典型实施方式的结构示意图。-->图4是本专利技术燃料电池储氢和充氢系统中的一种冷却装置的结构示意图。图5是本专利技术燃料电池储氢和充氢系统中的另一种冷却装置的结构示意图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的典型实施方式进行详细描述。图1是本专利技术的燃料电池储氢装置10的一种典型实施方式的结构示意图。如图1所示，本专利技术的燃料电池储氢装置10主要包括储氢容器11和设置在储氢容器11外围的传热通道12。储氢容器11一般为储氢高压钢瓶或金属氢化物储氢合金容器，具有氢气入口16和氢气出口13。储氢容器11中的氢气通过氢气出口13被源源不断地输送到与之连接在一起的燃料电池1中，以便燃料电池1能够持续发电。当储氢容器11中的氢气使用一段时间之后而需要补充时，则可以通过氢气入口16，从外界的氢气补充装置或者氢气源补充氢气。传热通道12设置在储氢容器11的外围，并具有冷却介质入口14和冷却介质出口15。在需要对储氢容器11进行冷却时，冷却介质从冷却介质入口14进入到传热通道12中，然后从冷却介质出口15排出，使得冷却介质在传热通道12中循环流动，从而有效冷却储氢容器11。如本专利技术的
技术介绍
部分所述，CN 1472836A也公开了一种贮氢装置，其中也是在贮氢材料瓶外围设置传热通道，但是该传热通道具有传热介质进口和出口，在使用过程中是将传热介质在传热通道中循环流动，从而对贮氢材料瓶进行加热，以便贮氢材料瓶中的氢气能够更快速地供应给燃料电池，从而提高燃料电池的发电效率。该专利技术并未涉及从外界的氢气源向贮氢材料-->瓶中补充氢气，更没有考虑到在补充氢气的过程中贮氢材料瓶会散发出大量热量的问题。因此，该专利技术与本专利技术要解决的技术问题截然不同，所以采用的技术方案也并不相同。在本专利技术中，传热通道12可以采用本领域的各种结构，只要能够对储氢容器11进行有效冷却即可。图2是本专利技术储氢装置10的一种优选实施例的截面示意图。如图所示，在传热通道12中设置有多个环形的冷却介质流道12a、12b、12c，从而增加冷却介质与储氢容器11的热交换效率，在需要时有效降低储氢容器11的温度。图3是本专利技术燃料电池储氢和充氢系统的一种典型实施方式的结构示意图。如图3所示，在本专利技术的储氢和充氢系统中，除了包括上述的储氢装置10之外，还主要包括了充氢装置20。该充氢装置20主要包括冷却介质管路21，设置在冷却介质管路21上的驱动装置如增压泵22，以及充氢管路23。充氢管路23在使用时连接在氢气入口16与外界的氢气源之间。冷却介质管路21的两端分别连接传热通道12的冷却介质入口14和冷却介质出口15。驱动装置22(后面称之为增压泵)设置在冷却介质管路21上，用于驱动冷却介质进入到传热通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池储氢装置（１０），该储氢装置（１０）包括储氢容器（１１），该储氢容器（１１）具有氢气出口（１３）和氢气入口（１６），其特征在于，该储氢装置（１０）还包括设置在储氢容器（１１）外围的传热通道（１２），该传热通道（１２）具有冷却介质入口（１４）和冷却介质出口（１５）。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池储氢装置(10)，该储氢装置(10)包括储氢容器(11)，该储氢容器(11)具有氢气出口(13)和氢气入口(16)，其特征在于，该储氢装置(10)还包括设置在储氢容器(11)外围的传热通道(12)，该传热通道(12)具有冷却介质入口(14)和冷却介质出口(15)。2.根据权利要求1所述的储氢装置，其中，所述传热通道(12)内具有多个环形的冷却介质流道(12a、12b、12c)。3.一种燃料电池的储氢和充氢系统，该系统包括储氢装置(10)和充氢装置(20)，其特征在于，所述储氢装置(10)包括储氢容器(11)，该储氢容器(11)具有氢气出口(13)和氢气入口(16)，该储氢装置(10)还包括设置在储氢容器(11)外围的传热通道(12)，该传热通道(12)具有冷却介质入口(14)和冷却介质出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，赵志强，董俊卿，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]