基于甲酸介质的孤岛能源补给站及燃料电池船舶补给系统技术方案

本申请公开了一种基于甲酸介质的孤岛能源补给站及燃料电池船舶补给系统。基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统包括：燃料电池船舶和基于甲酸介质的孤岛能源补给站；燃料电池船舶包括：第二甲酸储罐，适于从第一甲酸储罐中补充甲酸；甲酸分解制氢装置，分解第二甲酸储罐内的甲酸产生氢气和CO2；燃料电池，包括阴极和阳极，氢气进入燃料电池的阳极并与阴极处的O2在燃料电池的内部发生电化学反应产生电能；与燃料电池电连接的第二储能电池；与第二储能电池电连接的驱动装置。燃料电池船舶的燃料电池所需的甲酸可由基于甲酸介质的孤岛能源补给站补给，可为燃料电池船舶的远距离航行提供支持，且甲酸作为氢气储存介质，安全、高效。高效。高效。

【技术实现步骤摘要】
基于甲酸介质的孤岛能源补给站及燃料电池船舶补给系统


[0001]本申请涉及补给站的
，具体涉及一种基于甲酸介质的孤岛能源补给站及燃料电池船舶补给系统。

技术介绍

[0002]目前，远洋航海船舶由于大多以柴油为燃料，造成了大量CO2排放问题，及潜在的漏油危险，严重危害了地球的生态环境。而由于基于锂电池的纯电动船面临着质量能量密度低，续航里程有限，充电困难等问题，难以普及。相比之下，以氢能，这种清洁高效的二次能源为燃料，以燃料电池为发电装置的绿色船舶，因具有能量转换效率高、工作噪声低、无废物排放和清洁等优点，被认为是现阶段最具发展潜力的理想船用新能源之一。
[0003]然而，目前氢气燃料的存储方式仍集中于基于物理储氢模式的高压储氢罐，其具有单位体积储氢密度不佳(39g/L，70Mpa储氢罐)，储存安全系数差(氢气(易燃、易爆、易泄漏))等缺点。此外，更重要的是，由于氢燃料电池船舶上配备的备用储能电池容量较小，因此其在氢气耗尽之前，必须返回指定港口基地进行氢气的补充，极大限制了船舶的航海里程范围。但目前，尚未实现移动式船用补给船(液氢，或高压储氢方式)对氢燃料电池船舶进行远程实时氢气加注。
[0004]通过建立海上氢气补给站，为海上各氢燃料电池船只提供供氢服务，为远洋航行提供保障，是一条较为可行的氢燃料电池船补给模式。但孤岛本身与大陆地区联系较弱，本身供能就存在一定困难，氢气来源更是个大问题。
[0005]现有的氢气来源方式为将海岛上的风电，光电和潮汐电能等储备起来，以供电解水得到氢气。/>[0006]但由于电解水对水质有着非常高的要求，因此对杂质含量较高的海水进行提纯再进行电解还要面临着高能耗的问题。此外，兴建大型的液氢或高压氢气储存设备，则还面临着自身供应困难、维护困难、维护成本昂贵等问题。
[0007]因此，有必要设计一种全新的、供氢气燃料电池船舶补充能量的孤岛能源补充系统。
[0008]申请内容
[0009]因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中的带氢燃料电池的船舶补充氢气困难，且制氢成本高、储氢设备供应难，且维护成本高的缺陷，从而提供一种基于甲酸介质的孤岛能源补给站及基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统。
[0010]为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：
[0011]一种基于甲酸介质的孤岛能源补给站，包括：
[0012]综合发电装置，包括风力发电机构、光伏发电机构、潮汐能发电机构、波浪能发电机构中的任意一种或几种；
[0013]第一储能电池，与所述综合发电装置电连接并存储所述综合发电装置产生的电能；
[0014]甲酸制备装置，电连接所述第一储能电池，所述甲酸制备装置还连接有第一CO2储罐以及第一储水罐，所述第一储能电池为所述甲酸制备装置提供电能以将所述第一CO2储罐中的CO2和所述第一储水罐中的水在所述甲酸制备装置内电解生成甲酸和O2；
[0015]第一甲酸储罐，与所述甲酸制备装置连通，适于收集生产的甲酸。
[0016]进一步地，还包括综合能源监控系统，与所述综合发电装置电连接，所述综合能源监控系统监控并调整所述综合发电装置的发电。
[0017]进一步地，还包括O2储罐，与所述甲酸制备装置连通，适于收集所述O2。
[0018]本申请技术方案，具有如下优点：
[0019]1.本申请提供的基于甲酸介质的孤岛能源补给站，由于基于甲酸介质的孤岛能源补给站采用CO2和水电解生成并储存甲酸，而甲酸本身具有不易燃、稳定性高、易储存运输的特点，因此，相比电解水制得氢气并进行高压储存、运输而言，制备甲酸由甲酸提供氢气具有效率更高、安全系数更高等优势，另外，相比现有技术，一来，制得甲酸的成本较低、且甲酸的储存更安全，二来，甲酸的储氢效率高，可使得船舶航行的距离更远，三来，利用易于得到的CO2制备甲酸还可降低CO2的排放、减少对大气环境的影响。综上，本申请提供的基于甲酸介质的孤岛能源补给站具有非常高的实用价值。
[0020]2.本申请提供的基于甲酸介质的孤岛能源补给站，O2储罐可将甲酸制备装置产生的O2收集，供孤岛上医疗或船舶急救使用、深海潜航器等耗氧设备、或供给基于孤岛的水产养殖服务，一举多得。
[0021]一种基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统，包括：燃料电池船舶和前述基于甲酸介质的孤岛能源补给站；所述燃料电池船舶包括：
[0022]第二甲酸储罐，适于从所述第一甲酸储罐中补充甲酸；
[0023]甲酸分解制氢装置，与所述第二甲酸储罐连接，所述甲酸分解制氢装置分解所述第二甲酸储罐内的甲酸产生氢气和CO2；
[0024]燃料电池，包括阴极和阳极，所述氢气进入所述燃料电池的阳极并与所述阴极处的O2在所述燃料电池的内部发生电化学反应产生电能；
[0025]第二储能电池，与所述燃料电池电连接，储备所述燃料电池产生的电能；
[0026]驱动装置，与所述第二储能电池电连接，所述第二储能电池适于为所述驱动装置提供电能以驱动所述燃料电池船舶运行。
[0027]进一步地，还包括气体分离装置和第二CO2储罐，所述气体分离装置与所述甲酸分解制氢装置连接，将生产的氢气和CO2分离，所述第二CO2储罐与所述气体分离装置连接，适于收集分离出的CO2。
[0028]进一步地，还包括CO2压缩机，所述CO2压缩机连接于所述气体分离装置和所述第二CO2储罐之间，适于压缩经所述气体分离装置分离出的CO2。
[0029]进一步地，所述第二CO2储罐适于将所述第二CO2储罐内的CO2补充入所述第一CO2储罐。
[0030]进一步地，还包括第二储水罐，所述第二储水罐与所述燃料电池连接，适于收集所述氢气与所述O2在所述燃料电池内电化学反应产生的水。
[0031]进一步地，所述第二储水罐按需对接所述基于甲酸介质的孤岛能源补给站中的所述第一储水罐，为所述第一储水罐补充水。
[0032]进一步地，所述燃料电池船舶为采用燃料电池提供航行动力的水上交通工具。
[0033]本申请技术方案，具有如下优点：
[0034]1.本申请提供的基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统，除了具有前述基于甲酸介质的孤岛能源补给站的优点外，由于船舶配置有甲酸分解制氢装置，所以，船舶上的燃料电池所需的氢气由甲酸分解制得，而甲酸可由基于甲酸介质的孤岛能源补给站供应，进而，从根本上解决氢燃料电池在孤岛上能源补充困难，为船舶的远距离航行提供更好的支持，并且可避免燃油船舶由于疏忽或事故导致的燃油泄露风险。
[0035]2.本申请提供的基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统，第二CO2储罐将甲酸分解制氢装置产生的CO2储存，并在燃料电池船舶补充甲酸时，可将第二CO2储罐内的CO2补充入第一CO2储罐，这样一来，CO2只在基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统内循环，实现零碳排放。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于甲酸介质的孤岛能源补给站，其特征在于，包括：综合发电装置(1)，包括风力发电机构(11)、光伏发电机构(12)、潮汐能发电机构、波浪能发电机构(13)中的任意一种或几种；第一储能电池(3)，与所述综合发电装置(1)电连接并存储所述综合发电装置(1)产生的电能；甲酸制备装置(4)，电连接所述第一储能电池(3)，所述甲酸制备装置(4)还连接有第一CO2储罐(42)以及第一储水罐(41)，所述第一储能电池(3)为所述甲酸制备装置(4)提供电能以将所述第一CO2储罐(42)中的CO2和所述第一储水罐(41)中的水在所述甲酸制备装置(4)内电解生成甲酸和O2；第一甲酸储罐(43)，与所述甲酸制备装置(4)连通，适于收集生产的甲酸。2.根据权利要求1所述的基于甲酸介质的孤岛能源补给站，其特征在于，还包括综合能源监控系统(2)，所述综合能源监控系统(2)与所述综合发电装置(1)电连接，所述综合能源监控系统(2)监控并调整所述综合发电装置(1)的发电。3.根据权利要求1所述的基于甲酸介质的孤岛能源补给站，其特征在于，还包括O2储罐(44)，所述O2储罐(44)与所述甲酸制备装置(4)连通，适于收集生成的O2。4.一种基于甲酸介质的燃料电池船舶补给系统，其特征在于，包括：燃料电池船舶和如上权利要求1－3中任意一项所述基于甲酸介质的孤岛能源补给站；所述燃料电池船舶包括：第二甲酸储罐(7)，适于从所述第一甲酸储罐(43)中补充甲酸；甲酸分解制氢装置(5)，与所述第二甲酸储罐(7)连接，所述甲酸分解制氢装置(5)分解所述第二甲酸储罐(7)内的甲酸产生氢气和CO2；燃料电池(54)，包括阴极和阳极，所述氢气进入所述燃料电池(54)的阳极并与所述阴极处的O2在所述燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅飞，蔡嘉斌，
申请(专利权)人：厦门固洛璞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：