一种基于燃料电池的船动力系统及其运载设备技术方案

本实用新型专利技术涉及燃料电池作为动力的运载设备领域，尤其是一种基于燃料电池的动力系统及其运载设备，包括燃料电池、燃料电池上连接有空气供应系统、燃气供应系统、水冷却系统、及电力推进系统；燃料电池与电力推进系统电连接，空气供应系统、燃气供应系统、及水冷却系统分别与燃料电池管道连接。采用燃料电池作为船用的动力来源，该系统不会产生污染，且解决了普通蓄电池供电续航能力不足的问题，将电池驱动引进了船的驱动系统中，实现节能降耗的同时，防止了污染。其结构简单，使用安装方便，控制精度和速度快，确保负载供电，从而稳定船体的动力用电供应。其能源利用率高，简化动力系统的结构，提高动力系统的兼容性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃料电池作为动力的运载设备领域，尤其是一种基于燃料电池的船动力系统及其运载设备。
技术介绍
现有技术中，船舶的驱动主要采用内燃机驱动：柴油发动机和天然气发动机。内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。这个过程不断重复，实现船舶驱动。但是随着人们对环保要求的提高，普通燃料内燃机驱动方式的排放已满足不了人们对环保的要求。因为燃料电池的特殊性，须保持较好的水合状态才能正常工作，所以需要对进入燃料电池的空气和氢气加湿，因此需要一个恒温液态水喷射加湿装置。并且为了保证燃料电池内化学反应的速度，需要对进入燃料电池进行温度和压力的调节，从而促进化学反应，还需要对废气进行处理，让尾气中生成的水进入整个水冷却管理系统循环利用，保证系统的独立性。此外需要高效的利用燃气，保证节能降耗，实现燃气的有效利用，防止燃气溢出和燃气供气不足。在燃料电池的电化学反应中有近乎一半的能量以热量形式产生，如果这些热量不及时散发，将使得电堆因较大的热负荷而性能下降。
技术实现思路
本技术的技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于燃料电池的船动力系统及其运载设备，采用燃料电池作为船用的动力来源，该系统不会产生污染，且解决了普通蓄电池供电续航能力不足的问题，将电池驱动引进了船的驱动系统中，实现节能降耗的同时，防止了污染。其结构简单，使用安装方便，控制精度和速度快，确保负载供电，从而稳定船体的动力用电供应。其能源利用率高，简化动力系统的结构，提高动力系统的兼容性提供一种燃料电池作为动力来源的全系统结构，并平稳的输出电量，使保证燃料经燃料电池转化为电能，提供了一种新的电力转换方式，节能降耗，提高燃料的利用率。本技术采用的技术方案如下：本技术公开了一种基于燃料电池的船动力系统，包括燃料电池、燃料电池上连接有空气供应系统、燃气供应系统、水冷却系统、及电力推进系统；燃料电池与电力推进系统电连接，空气供应系统、燃气供应系统、及水冷却系统分别与燃料电池管道连接。采用燃料电池作为船用的动力来源，该系统基本不会产生污染，且解决了普通蓄电池供电续航能力不足的问题，将电池驱动引进了船的驱动系统中，实现节能降耗的同时，防止了污染。其结构简单，使用安装方便，控制精度和速度快，确保负载供电，从而稳定船体的动力用电供应。其能源利用率高，简化动力系统的结构，提高动力系统的兼容性。进一步，燃气供应系统及空气供应系统分别具有加湿系统，加湿系统包括加湿水箱、加湿器、及水泵；加湿器包括加湿部和脱湿部，加湿部与脱湿部连通，加湿部和脱湿部上分别具有进气口和出气口，水泵、水箱、加湿部、及脱湿部连成加湿回路。能够采用两个相互连通的加湿腔与脱湿腔方便的实现加湿，并保证气体达到饱和湿度，通过加湿-脱湿方式使输出的气体达到饱和湿度，提高气体的可用性。并且对加湿用的水进行回收利用，构成加湿回路避免水的浪费，保证节能降耗。进一步，加湿部内具有加湿腔，脱湿部内具有脱湿腔，加湿腔与脱湿腔连通；加湿部用于对气体加湿使气体超过饱和湿度，脱湿腔通过脱湿珠使气体脱湿至饱和湿度；在脱湿腔内设有脱湿珠，加湿腔与脱湿腔之间设有隔网，隔网的网孔小于脱湿珠；脱湿珠用于吸附多余的水雾使气体湿度饱和。将气体加湿至过饱和然后再脱湿，能够有效的保证设备输出口的气体达到饱和湿度状态，提高气体的可用性。能够使气体与水雾充分结合，提高气体与水雾的结合速度，提高气体湿饱和速度；从而降低加湿部的体积；使水雾之间相互碰撞，水雾的粒度更小，进一步提高气体湿饱和速度。进一步，加湿部与脱湿部连为一体，加湿部的输出方向垂直于脱湿部的轴向；加湿部和脱湿部分别呈罐状，加湿部连接在脱湿部的侧壁中部，加湿部横向布置，脱湿部竖向布置；在水箱上设置有加热器、液位计、温度计、及补水口；补水口与水冷却系统连通。方便于该结构的使用和生产，避免现场安装过程中造成的漏气，提高安全性，此外，其一体的结构能够保证过湿的气体直接进入脱湿部，防止通过管道连接而使管道中蓄积水，避免气体在进入脱湿部之前发生脱湿。进一步，空气供应系统包括分别连接在燃料电池空气进出口的进气系统和排气系统，进气系统包括串联的过滤器、压缩机、及加湿系统，排气系统包括串联的限压阀和气液分离器。该供应系统通过过滤器有效的过滤空气中可能存在的粉尘过滤；然后被鼓风机或压缩机吸入并增压至设定压力，保证燃料电池的化学反应速度，发电过程中阴极侧会产生废气和水，限压阀能够防止排放废气时失压对燃料电池造成不利影响。进一步，燃气供应系统包括进气系统、回气系统、吹扫系统，进气系统连接在燃料电池的燃气进口上，回气系统并联在燃料电池的燃气进出口之间；进气系统包括串联的燃气罐、减压阀、过滤器、及加湿装置，回气系统包括串联的换向阀和循环泵，吹扫系统包括氮气罐和吹扫排气阀，氮气罐与燃气罐并联，吹扫排气阀并联在循环泵的输出侧。通过该进气系统的设置能够为燃料电池均匀供气，保证燃气使用压力的情况下，对燃气进行加湿，保证燃气达到饱和湿度，该回气系统的设置能够保证燃气回收利用，提高燃气利用率，保证燃气的有效使用和安全使用。进一步，水冷却系统包括散热器、水泵、水箱和去离子器，燃料电池内具有冷却通路；散热器、水泵、水箱、冷却通路串联为水冷却回路，去离子器的一端连通水泵的输出侧、另一端连回水箱。证电池的安全持续使用，提高电池的使用寿命和使用稳定性，设置去离子器对水冷却循环中的回路进行去离子，有效的防止电池漏电和短路；带走燃料电池堆运行过程中产生的热量。对燃料电池冷却，有效的保证燃料电池的安全有效使用，提高燃料电池的持续使用时间。进一步，还包括备用供电系统，燃料电池依次通过稳流器和逆变器为负载供电，负载包括电力推进系统、空气供应系统、燃气供应系统、及水冷却系统，备用供电系统与稳流器及燃料电池并联，备用供电系统包括串联的蓄电池组和直流调压器。采用备用供电系统能够防止负载不稳定或者燃料电池供电不稳定的情况下，确保负载供电，从而稳定船体的动力用电供应。该结构采用多个DC/DC转换器，能够将稳定的电流用于蓄电池充电，防止不稳定电流对蓄电池的损害，提高蓄电池使用寿命。进一步，燃料电池输出功率为W1，电力推进系统及用电设备的消耗功率为W2；W1=W2时，燃料电池输出功率单独为电力推进系统及用电设备供电；W1>W2时,燃料电池输出功率单独为电力推进系统及用电设备供电并未蓄电池组充电，W1<W2时,燃料电池输出功率与蓄电池组共同为电力推进系统及用电设备供电；当燃料电池输出功率与蓄电池组不足以为电力推进系统及用电设备供电时，降低电力推进系统及用电设备的消耗功率。进一步，还包括智能控制器和传感器，燃料电池通过智能控制器分别与空气供应系统、燃气供应系统、水冷却系统、及电力推进系统电连接，智能控制器分别控制空气、燃气、或冷却水进入燃料电池的速度，并控制燃料电池的内的压力、温度、及湿度。通过该结构的设计能够实现燃料电池的自动控制，能够有效的保证燃料电池从分利用空气和燃气，保证燃料电池的电力供应，有效的保证燃料电池的使用寿命。一种运载设备，安装上述的基于燃料电池的动力系统。综上所述，由于采用了上述技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，包括燃料电池（1）、燃料电池（1）上连接有空气供应系统（3）、燃气供应系统（4）、水冷却系统（5）、及电力推进系统（21）；燃料电池（1）与电力推进系统（21）电连接，空气供应系统（3）、燃气供应系统（4）、及水冷却系统（5）分别与燃料电池（1）管道连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，包括燃料电池（1）、燃料电池（1）上连接有空气供应系统（3）、燃气供应系统（4）、水冷却系统（5）、及电力推进系统（21）；燃料电池（1）与电力推进系统（21）电连接，空气供应系统（3）、燃气供应系统（4）、及水冷却系统（5）分别与燃料电池（1）管道连接。2.如权利要求1所述的基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，燃气供应系统（4）及空气供应系统（3）分别具有加湿系统，加湿系统包括加湿水箱、加湿器、及水泵（53）；加湿器包括加湿部和脱湿部，加湿部与脱湿部连通，加湿部和脱湿部上分别具有进气口和出气口，水泵（53）、水箱（51）、加湿部、及脱湿部连成加湿回路。3.如权利要求2所述的基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，加湿部内具有加湿腔，脱湿部内具有脱湿腔，加湿腔与脱湿腔连通；加湿部用于对气体加湿使气体超过饱和湿度，脱湿腔通过脱湿珠使气体脱湿至饱和湿度；在脱湿腔内设有脱湿珠，加湿腔与脱湿腔之间设有隔网，隔网的网孔小于脱湿珠；脱湿珠用于吸附多余的水雾使气体湿度饱和。4.如权利要求3所述的基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，加湿部与脱湿部连为一体，加湿部的输出方向垂直于脱湿部的轴向；加湿部和脱湿部分别呈罐状，加湿部连接在脱湿部的侧壁中部，加湿部横向布置，脱湿部竖向布置；在水箱（51）上设置有加热器、液位计、温度计、及补水口；补水口与水冷却系统（5）连通。5.如权利要求1所述的基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，空气供应系统（3）包括分别连接在燃料电池（1）空气进出口的进气系统和排气系统，进气系统包括串联的过滤器、压缩机（32）、及加湿系统，排气系统包括串联的限压阀（33）和气液分离器（34）。6.如权利要求1所述的基于燃料电池的船动力系统，其特征在于，燃气供应系统（4）包括进气系统、回气系统、吹扫系统，进气系统连接在燃料电池（1）的燃气进口上，回气系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，吴卫东，林晓辉，郑跃华，郑杨，杨孟超，
申请(专利权)人：成都华气厚普机电设备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51