【技术实现步骤摘要】
本技术涉及船舶燃料供应，具体涉及一种船舶用燃料电池动力系统。
技术介绍
1、随着环保法规的愈加严格，船舶行业面临严格的“减碳”“零碳”压力，燃料电池作为船舶实现“零碳”排放的一种动力型式，愈发受到业界的关注。但是作为燃料电池燃料的氢气，具有特殊的理化特性，导致船舶应用燃料电池时受到安全性、可靠性等方面的严格限制，这也成了燃料电池在船舶行业推广过程中的重大难题。
技术实现思路
1、本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种船舶用燃料电池动力系统，结构布局合理，带有冗余结构设计，安全性高。
2、本技术保护一种船舶用燃料电池动力系统，包括第一储氢装置以及两组相互并联的燃料动力模块；两组所述燃料动力模块分别与所述第一储氢装置连接；所述船舶包括船舱、主甲板、驾驶甲板以及罗经甲板；所述船舱设于主甲板下端，并设有燃料电池舱；所述驾驶甲板高于所述主甲板；所述罗经甲板高于所述驾驶甲板；所述第一储氢装置设于所述罗经甲板上，通过储氢管道与所述燃料电池连接；所述燃料动力模块包括燃料电池以及通过管道与燃料电池连接的阴极排气口和阳极排气口；所述燃料电池设于所述燃料电池舱中；所述阴极排气口设于所述主甲板一侧；所述阳极排气口设于所述罗经甲板上。
3、两组燃料动力模块并联的方式，为冗余设计，当一侧出现故障时或者检修时，备用的燃料动力模块可以启用。所述第一储氢装置主要为燃料动力模块提供氢源；由于氢的扩散性与挥发性几乎是所有气体中最强的，因此，防止氢气泄漏的解决方案是本专利技术提供的一种
4、由于燃料电池的阳极反应后会产生废气，废气可以通过阳极排气口释放到大气中，本技术的阳极排气口通过排氢管道与燃料电池的阳极出口连接，阳极排气口布置在罗经甲板上，并设置成一定高度，也与第一储氢装置保持一定安全距离，保证阳极排气口与第一储氢装置两者互不影响。
5、本技术提出的一种船用燃料电池动力系统无论是整体架构，还是整体布局都是一种创新，为燃料电池在船舶中的大面积应用奠定了良好的基础，值得重点保护。
6、进一步的，所述燃料动力模块还包括燃料电池舱排风扇，所述燃料电池舱排风扇设于所述主甲板的一侧，用于将燃料电池处所内的气体排出燃料电池舱；所述阴极排气口与所述燃料电池舱排风扇并排。
7、燃料电池所代表的发电模块一般限制在燃料电池处所，对燃料电池处所采用强制通风的原则，以燃料电池舱排风扇为驱动力强制将燃料电池处所内的气体排出燃料电池舱，考虑到本技术船舶的结构设计，将燃料电池舱排风扇布置在靠近主甲板的位置，同时为了避开对船舶人员的影响，其位置与主甲板上可能存在人走动的围栏避开。
8、而燃料电池阴极反应后的废气通过阴极排气口排出燃料电池舱，其布置原则类似于燃料电池舱排风扇的布置，其具体位置并排、靠近燃料电池舱排风扇。
9、进一步的，所述燃料动力模块还包括燃料电池舱进气口，所述燃料电池舱进气口包括通风帽和燃料电池舱进气管道，所述燃料电池舱进气管道的下端连接所述燃料电池，上端连接所述通风帽，所述通风帽连通外界空气。
10、进一步的，所述通风帽设于主甲板、驾驶甲板或罗经甲板上。
11、由于燃料电池1的空气滤清器、空气压缩机等进气系统需要吸收空气，因此本技术还设计了燃料电池舱进气口；使得燃料电池的进气系统直接从燃料电池舱中吸取空气，燃料电池舱的空气由设置在驾驶甲板上的燃料电池舱进气口补充新鲜空气，这种布置不仅可以保证燃料电池工作时空压机等引起的噪音限制或隔离在燃料电池舱中，减少对燃料电池动力船舶舒适性的影响，而且可以加强燃料电池舱及燃料电池处所的通风，减少了可能泄露氢气的聚集。
12、在本技术的实施例中燃料电池舱进气口位于驾驶甲板上，由于进气口的位置对燃料电池动力系统的影响较小，因此，其位置可以有多种替代方案，如可以位于类似于燃料电池舱排风扇的左舷或右舷，也可以位于主甲板，甚至是位于罗经甲板之上，均在本申请的保护范围之内。
13、优选的，两组所述燃料动力模块分别设于船舶左舷和右舷，对称设置。
14、进一步的，所述燃料动力模块还包括与燃料电池连接的换热器；所述龙骨式换热器设于所述船舶的底部，浸没于环境水中；环境水通过对换热器热交换实现对燃料电池产生热量的降温。
15、进一步的，所述换热器为龙骨式换热器。
16、本技术的燃料电池所代表的发电模块发生电化学反应产生的热量由其冷却液转移至龙骨式换热器，而龙骨式换热器位于船舶的底部，浸没于环境水中，环境水再通过龙骨式换热器将燃料电池内的冷却液降温，实现燃料电池的内部降温，且龙骨式的结构增加了换热器与环境水的接触面积，降温效果更好。
17、进一步的，所述阳极排气口的高度高于所述第一储氢装置；所述阳极排气口距离所述第一储氢装置≥1米。
18、进一步的，本技术的船舶用燃料电池动力系统还包括第二储氢装置，所述第二储氢装置与第一储氢装置并联。
19、优选本技术的储氢装置也有两套，且两套储氢装置并行连接，提供更好的冗余性，可为两套独立的燃料动力模块提供氢气。另外，第一储氢装置和第二储氢装置的类型可以相同的，也可以是不同的，即第一储氢装置和第二储氢装置可以都是高压储氢，可以是高压储氢与固态储氢的搭配，也可以是液态储氢与固态储氢的搭配，总之采用两套储氢装置并联的模式使得储氢方式或种类具备一定的灵活性或多样性。
20、进一步的，本技术的船舶还设有锂电池舱、机电设备舱以及舵桨舱；所述燃料动力模块还包括锂电池组、配电装置以及推进装置；所述锂电池组设于所述锂电池舱中；所述配电装置设于所述机电设备舱中；所述推进装置设于所述舵桨舱中；所述推进装置与所述配电装置电连接；所述锂电池组与所述燃料电池电连接；所述锂电池和燃料电池分别与所述配电装置电连接。
21、本技术采用一备一用的原则，互不影响，每套燃料电池所代表的发电模块匹配一组锂电池，进行电电混合，且每组锂电池各自应用独立的岸电接口以用于锂电池的充电，每组锂电池还配备了独立的dc/dc。
22、本技术的两套燃料动力模块共用第一储氢装置和第二储氢装置，每套燃料动力模块配备独立的dc/dc，实现独立的电压调制；每组锂电池、燃料电池及配电装置中的直流母排组成独立的配电网络，两套配电网共用日用配电盘，在物理端实现了两套燃料动力模块的分离。功能方面，推进系统所需功率由燃料电池与锂电池协同提供，同时燃料电池基于设计的规则本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，包括第一储氢装置(1)以及两组相互并联的燃料动力模块；两组所述燃料动力模块分别与所述第一储氢装置(1)连接；
2.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述燃料动力模块还包括燃料电池舱排风扇(3)，所述燃料电池舱排风扇(3)设于所述主甲板(102)的一侧，用于将燃料电池(2)处所内的气体排出燃料电池舱(105)；所述阴极排气口(10)与所述燃料电池舱排风扇(3)并排。
3.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述燃料动力模块还包括燃料电池舱进气口(4)，所述燃料电池舱进气口(4)包括通风帽(41)和燃料电池舱进气管道(42)，所述燃料电池舱进气管道(42)的下端连接所述燃料电池(2)，上端连接所述通风帽(41)，所述通风帽(41)连通外界空气。
4.根据权利要求3所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述通风帽(41)设于主甲板(102)、驾驶甲板(103)或罗经甲板(104)上。
5.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，两组所
6.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述燃料动力模块还包括与燃料电池(2)连接的换热器(5)；所述龙骨式换热器(5)设于所述船舶的底部，浸没于环境水中；环境水通过对换热器(5)热交换实现对燃料电池(2)产生热量的降温。
7.根据权利要求6所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述换热器(5)为龙骨式换热器(5)。
8.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述阳极排气口(20)的高度高于所述第一储氢装置(1)；所述阳极排气口(20)距离所述第一储氢装置(1)≥1米。
9.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，还包括第二储氢装置，所述第二储氢装置与第一储氢装置(1)并联。
10.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，船舶还包括锂电池舱(106)、机电设备舱(107)以及舵桨舱(108)；所述燃料动力模块还包括锂电池组(6)、配电装置(7)以及推进装置(8)；所述锂电池组(6)设于所述锂电池舱(106)中；所述配电装置(7)设于所述机电设备舱(107)中；所述推进装置(8)设于所述舵桨舱(108)中；
...【技术特征摘要】
1.一种船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，包括第一储氢装置(1)以及两组相互并联的燃料动力模块；两组所述燃料动力模块分别与所述第一储氢装置(1)连接；
2.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述燃料动力模块还包括燃料电池舱排风扇(3)，所述燃料电池舱排风扇(3)设于所述主甲板(102)的一侧，用于将燃料电池(2)处所内的气体排出燃料电池舱(105)；所述阴极排气口(10)与所述燃料电池舱排风扇(3)并排。
3.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述燃料动力模块还包括燃料电池舱进气口(4)，所述燃料电池舱进气口(4)包括通风帽(41)和燃料电池舱进气管道(42)，所述燃料电池舱进气管道(42)的下端连接所述燃料电池(2)，上端连接所述通风帽(41)，所述通风帽(41)连通外界空气。
4.根据权利要求3所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，所述通风帽(41)设于主甲板(102)、驾驶甲板(103)或罗经甲板(104)上。
5.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池动力系统，其特征在于，两组所述燃料动力模块分别设于船舶左舷和右舷，对称设置。
【专利技术属性】
技术研发人员：肖森林，黄朝俊，吴镇波，刘刚，董芳，肖耀华，刘建成，李磊，
申请(专利权)人：招商局海洋装备研究院有限公司，
类型：新型
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