【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、燃料電池可以將各種燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，無(wú)需燃燒，具有高效、功率密度高、零排放、運(yùn)行靜音、高可靠性、低維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。氫燃料電池動(dòng)力船舶因其高效、無(wú)污染、設(shè)備運(yùn)行噪音低等特點(diǎn)，成為船舶業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的主要技術(shù)路線。
2、cn116799250a公開了一種船用燃料電池系統(tǒng)高效除鹽噴霧增濕系統(tǒng)及控制方法，通過設(shè)置高效除鹽噴霧增濕系統(tǒng)有效除去環(huán)境水中的鹽，但是并沒有對(duì)空氣中的氯化鈉進(jìn)行處理，船舶在航行過程中，燃料電池系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行，空氣中夾雜的氯化鈉仍然會(huì)對(duì)電堆產(chǎn)生污染。
3、cn118173821a公開了一種利用船舶供水系統(tǒng)冷卻的船用燃料電池系統(tǒng)，主要將電堆產(chǎn)水用以增濕、生活用水和直飲水，設(shè)置冷水庫(kù)與熱水庫(kù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)散熱風(fēng)扇，降低系統(tǒng)能耗，但由于循環(huán)系統(tǒng)中的液態(tài)水同時(shí)需要滿足電堆冷卻、生活用水和飲用水的需求，因此需要設(shè)置大型淡水庫(kù)，極大占據(jù)了船體空間，同時(shí)也需要定期補(bǔ)充淡水，從而限制了航行距離。
4、并且，對(duì)于現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)，需要復(fù)雜的氫路、空路和冷卻三路子系統(tǒng)共同維持燃料電池系統(tǒng)的水熱管理，各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并伴隨著較大的附屬能耗，極大的降低了燃料電池系統(tǒng)效率。燃料電池系統(tǒng)余熱的利用價(jià)值較低，現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)技術(shù)對(duì)燃料電池系統(tǒng)的余熱回收利用不足
5、因此，亟待設(shè)計(jì)一種具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，解決上述現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：
2、一種具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，所述船用燃料電池系統(tǒng)包括電堆、冷卻路子系統(tǒng)、空氣路子系統(tǒng)和氫氣路子系統(tǒng)；
3、所述空氣路子系統(tǒng)包括空氣濾清器、空壓機(jī)、鼓泡除鹽增濕器和第一分水器，空氣依次經(jīng)過空氣濾清器、空壓機(jī)、鼓泡除鹽增濕器后進(jìn)入電堆，空氣在電堆內(nèi)反應(yīng)，產(chǎn)生的尾排氣體流出電堆后，先經(jīng)過第一分水器完成氣液分離，經(jīng)第一分水器分離后的氣體排出燃料電池系統(tǒng)之外；
4、所述冷卻路子系統(tǒng)包括環(huán)境水庫(kù)、非直飲熱水庫(kù)、第一水泵、第二水泵、第一節(jié)溫器和第一去離子過濾器，第一水泵將非直飲熱水庫(kù)中的水抽出，第二水泵將環(huán)境水庫(kù)中的水抽出，來自非直飲熱水庫(kù)中的水和來自環(huán)境水庫(kù)中的水一起，經(jīng)第一節(jié)溫器調(diào)節(jié)溫度后，流經(jīng)第一去離子過濾器，作為冷卻液進(jìn)入電堆，冷卻液從電堆流出，進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
5、進(jìn)一步的，經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的含有氯化鈉的高溫干空氣，從鼓泡除鹽增濕器下端的空氣入口進(jìn)入，與鼓泡除鹽增濕器中液態(tài)水曝氣換熱增濕，過濾空氣中的氯化鈉后，從鼓泡除鹽增濕器上端的空氣出口排出，進(jìn)入電堆參與反應(yīng)，同時(shí)鼓泡除鹽增濕器中被加熱后的液態(tài)水在第三水泵的作用下進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
6、進(jìn)一步的，所述鼓泡除鹽增濕器中的液態(tài)水由環(huán)境水庫(kù)提供，環(huán)境水庫(kù)中的水在第四水泵的作用下，進(jìn)入鼓泡除鹽增濕器中。
7、進(jìn)一步的，所述空氣路子系統(tǒng)還包括第二分水器，所述第二分水器設(shè)置在鼓泡除鹽增濕器與電堆的陰極入口之間，空氣經(jīng)過所述第二分水器完成氣液分離，經(jīng)第二分水器分離后的氣體進(jìn)入電堆，經(jīng)第二分水器分離后的液體，在第五水泵的作用下進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
8、進(jìn)一步的，所述環(huán)境水庫(kù)的水由環(huán)境水提供，環(huán)境水經(jīng)第六水泵、第二去離子過濾器后，進(jìn)入環(huán)境水庫(kù)；非直飲熱水庫(kù)與環(huán)境水庫(kù)之間通過設(shè)置有單向閥的管道連通，非直飲熱水庫(kù)向環(huán)境水庫(kù)補(bǔ)充水。
9、進(jìn)一步的，所述氫氣路子系統(tǒng)包括氫源、氫氣過濾器、電磁閥、引射器、第三分水器和尾排閥，氫源提供的氫氣依次經(jīng)過氫氣過濾器、電磁閥、引射器后，進(jìn)入電堆，未反應(yīng)的氫氣流出電堆后，先經(jīng)過第三分水器，第三分水器的氣體出口連接有t型管道，t型管道的一個(gè)分支連接引射器，氫氣回流至引射器后再次進(jìn)入電堆，t型管道的另一個(gè)分支上設(shè)置有尾排閥，尾排閥用于控制是否將氫氣排出。
10、進(jìn)一步的，所述船用燃料電池系統(tǒng)還包括直飲水庫(kù)和生活用水庫(kù)；非直飲熱水庫(kù)和環(huán)境水庫(kù)的水在第二節(jié)溫器的調(diào)節(jié)下，進(jìn)入生活用水庫(kù)。
11、進(jìn)一步的，經(jīng)第一分水器分離后的液體，先通過第七水泵，再經(jīng)去凈水器過濾后，進(jìn)入直飲水庫(kù)中，回收利用空氣路子系統(tǒng)的尾排高溫液體，為直飲水庫(kù)補(bǔ)充熱水，第一分水器和第七水泵的連接管路上設(shè)置有單向閥，保證第一分水器中的液體流向直飲水庫(kù)。
12、進(jìn)一步的，經(jīng)第三分水器分離后的液體，先通過第七水泵，再經(jīng)去凈水器過濾后，進(jìn)入直飲水庫(kù)中，回收利用氫氣路子系統(tǒng)的尾排高溫液體，為直飲水庫(kù)補(bǔ)充熱水，第三分水器和第七水泵的連接管路上設(shè)置有單向閥，保證第三分水器中的液體流向直飲水庫(kù)。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
14、(1)通過在空氣路子系統(tǒng)中設(shè)置鼓泡除鹽增濕器，使用曝氣的方法對(duì)入堆空氣加濕，在曝氣混合過程中氣體與水充分接觸，利用氯化鈉氣體的高融水性過濾掉空氣中的氯化鈉，鼓泡除鹽增濕器中液態(tài)水曝氣換熱，高溫干空氣溫度下降，液態(tài)水升溫蒸發(fā)，從而將高溫干空氣變?yōu)榈蜏貪窨諝猓垂呐莩}增濕器完成了入堆空氣的增濕、降溫、除鹽三重作用。有效防止因空氣中夾雜的氯化鈉進(jìn)入電堆產(chǎn)生污染導(dǎo)致電堆壽命降低的問題產(chǎn)生。
15、(2)通過將船用燃料電池系統(tǒng)的冷卻路子系統(tǒng)與船舶供水系統(tǒng)耦合，將環(huán)境水引入冷卻路子系統(tǒng)，并用過濾后的環(huán)境水進(jìn)行系統(tǒng)冷卻以及提供生活用水，因此船舶上只需設(shè)置體積較小的環(huán)境水庫(kù)和非直飲熱水庫(kù)，即可滿足要求，有效減少系統(tǒng)重量和體積，當(dāng)系統(tǒng)缺水時(shí)，可實(shí)時(shí)通過外界環(huán)境水補(bǔ)充，無(wú)需過多儲(chǔ)存淡水，亦不會(huì)出現(xiàn)冷卻用的淡水不足的問題，解決了因需要靠岸補(bǔ)充水導(dǎo)致的航行距離限制問題，簡(jiǎn)化電堆冷卻系統(tǒng)的同時(shí)，將廢熱利用到生活用水中，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，極大提升系統(tǒng)工作效率。
16、(3)此外，本專利技術(shù)將空氣路子系統(tǒng)和氫氣路子系統(tǒng)中出堆液態(tài)水，通過凈水器過濾后，直接作為直飲水庫(kù)的水源，能完全滿足船體淡水需求，使得船體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)淡水自給自足，無(wú)需外界補(bǔ)充淡水。
17、本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本專利技術(shù)而了解。本專利技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述船用燃料電池系統(tǒng)包括電堆、冷卻路子系統(tǒng)、空氣路子系統(tǒng)和氫氣路子系統(tǒng)；
2.如權(quán)利要求1所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的含有氯化鈉的高溫干空氣，從鼓泡除鹽增濕器下端的空氣入口進(jìn)入，與鼓泡除鹽增濕器中液態(tài)水曝氣換熱增濕，過濾空氣中的氯化鈉后，從鼓泡除鹽增濕器上端的空氣出口排出，進(jìn)入電堆參與反應(yīng)，同時(shí)鼓泡除鹽增濕器中被加熱后的液態(tài)水在第三水泵的作用下進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
3.如權(quán)利要求2所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述鼓泡除鹽增濕器中的液態(tài)水由環(huán)境水庫(kù)提供，環(huán)境水庫(kù)中的水在第四水泵的作用下，進(jìn)入鼓泡除鹽增濕器中。
4.如權(quán)利要求1所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣路子系統(tǒng)還包括第二分水器，所述第二分水器設(shè)置在鼓泡除鹽增濕器與電堆的陰極入口之間，空氣經(jīng)過所述第二分水器完成氣液分離，經(jīng)第二分水器分離后的氣體進(jìn)入電堆，經(jīng)第二分水器分離后的液體，在第五水泵的作用下進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
5.如權(quán)利要
6.如權(quán)利要求1所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣路子系統(tǒng)包括氫源、氫氣過濾器、電磁閥、引射器、第三分水器和尾排閥，氫源提供的氫氣依次經(jīng)過氫氣過濾器、電磁閥、引射器后，進(jìn)入電堆，未反應(yīng)的氫氣流出電堆后，先經(jīng)過第三分水器，第三分水器的氣體出口連接有T型管道，T型管道的一個(gè)分支連接引射器，氫氣回流至引射器后再次進(jìn)入電堆，T型管道的另一個(gè)分支上設(shè)置有尾排閥，尾排閥用于控制是否將氫氣排出。
7.如權(quán)利要求6所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述船用燃料電池系統(tǒng)還包括直飲水庫(kù)和生活用水庫(kù)；非直飲熱水庫(kù)和環(huán)境水庫(kù)的水在第二節(jié)溫器的調(diào)節(jié)下，進(jìn)入生活用水庫(kù)。
8.如權(quán)利要求7所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)第一分水器分離后的液體，先通過第七水泵，再經(jīng)凈水器過濾后，進(jìn)入直飲水庫(kù)中，回收利用空氣路子系統(tǒng)的尾排高溫液體，為直飲水庫(kù)補(bǔ)充熱水，第一分水器和第七水泵的連接管路上設(shè)置有單向閥，保證第一分水器中的液體流向直飲水庫(kù)。
9.如權(quán)利要求7所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)第三分水器分離后的液體，先通過第七水泵，再經(jīng)凈水器過濾后，進(jìn)入直飲水庫(kù)中，回收利用氫氣路子系統(tǒng)的尾排高溫液體，為直飲水庫(kù)補(bǔ)充熱水，第三分水器和第七水泵的連接管路上設(shè)置有單向閥，保證第三分水器中的液體流向直飲水庫(kù)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述船用燃料電池系統(tǒng)包括電堆、冷卻路子系統(tǒng)、空氣路子系統(tǒng)和氫氣路子系統(tǒng)；
2.如權(quán)利要求1所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的含有氯化鈉的高溫干空氣，從鼓泡除鹽增濕器下端的空氣入口進(jìn)入，與鼓泡除鹽增濕器中液態(tài)水曝氣換熱增濕，過濾空氣中的氯化鈉后，從鼓泡除鹽增濕器上端的空氣出口排出，進(jìn)入電堆參與反應(yīng)，同時(shí)鼓泡除鹽增濕器中被加熱后的液態(tài)水在第三水泵的作用下進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
3.如權(quán)利要求2所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述鼓泡除鹽增濕器中的液態(tài)水由環(huán)境水庫(kù)提供，環(huán)境水庫(kù)中的水在第四水泵的作用下，進(jìn)入鼓泡除鹽增濕器中。
4.如權(quán)利要求1所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣路子系統(tǒng)還包括第二分水器，所述第二分水器設(shè)置在鼓泡除鹽增濕器與電堆的陰極入口之間，空氣經(jīng)過所述第二分水器完成氣液分離，經(jīng)第二分水器分離后的氣體進(jìn)入電堆，經(jīng)第二分水器分離后的液體，在第五水泵的作用下進(jìn)入非直飲熱水庫(kù)中。
5.如權(quán)利要求1所述的具有除鹽增濕功能的船用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境水庫(kù)的水由環(huán)境水提供，環(huán)境水經(jīng)第六水泵、第二去離子過濾器后，進(jìn)入環(huán)境水庫(kù)；非直飲熱水庫(kù)與環(huán)境水庫(kù)之間通過設(shè)置有單向閥的管道連通，非直飲熱水庫(kù)向環(huán)境水庫(kù)補(bǔ)充水。...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖晨光，唐廷江，孟凱，王杰，郭康，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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