燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，由光伏收集设备、电解水设备以及燃料电池设备所组成，其中光伏收集设备，具有多个光伏板用以收集太阳光，且将太阳光的光能转换成电能。电解水设备，根据光伏收集设备所转换的电能将水电解产生氢气和氧气，且将氢气和氧气分别储存于氢气储存槽及氧气储存槽中。燃料电池设备，包括控制单元和多个燃料电池，控制单元用以控制氢气和氧气进入每一个燃料电池的流量，使得每一个燃料电池通过氢气和氧气反应后产生电能。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本技术是涉及燃料电池领域，特别是有关于一种采用光伏板产生电能并供应电解设备电解水产生氢气和氧气，从而做为燃料电池反应气体的燃料电池系统。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电极上的电催化反应直接转化为电能的发电装置。当质子交换膜燃料电池工作时，要连续不断地向质子交换膜燃料电池内输送燃料和氧化剂，即可连续不断地得到电能，同时要连续不断的排除因化学反应所产生的水和热量。虽然质子交换膜燃料电池有工作温度低、启动快、能量转化率高等特点，但是要排出因化学反应所产生的水和热量则需要考虑到是否对环境友善的问题。另一个问题在于，质子交换膜燃料电池需要大量的氢气和氧气来与质子交换膜燃料电池内的金属双极板上的催化剂进行反应并产生电流，氢气和氧气的来源又是质子交换膜燃料电池量产的成本考虑之一，因此，直至目前，质子交换膜燃料电池仍无法实现商业化，且其实际能应用的范围狭小。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种采用电解水设备将质子交换膜燃料电池所产生的水回收并进行电解反应，而可以产生质子交换膜燃料电池所需要燃料气体和氧化剂气体，以解决了由于化学反应所产生的水而对环境友善的问题，并且可以将水回收再次使用，降低燃料气体和氧化剂气体的供应成本。本技术的另一目的在于采用光伏板收集光能并且转换成电能了做为电解水时的电源来源，以降低制作质子交换膜燃料电池时的成本。本技术的再一目的在于采用光伏板收集光能并且转换成电能，利用蓄电设备将电能予以储存，当光伏板收集的光能不足以供应电解水设备操作时的电能时，可利用蓄电设备提供所需电能。本技术的又一目的在于提供一种燃料电池系统，其每一个燃料电池具有储能装置，藉此燃料电池可与充电桩结合而成为充电设备而做为新能源车辆的动力来源。本技术的又一目的在于提供一种燃料电池系统，利用控制单元可监控每一个燃料电池目前的使用状态以及电容量。根据上述目的，本技术提供一种燃料电池系统至少由光伏收集设备、电解水设备以及燃料电池设备所组成，其中光伏收集设备，具有多个光伏板用以收集太阳光，且将太阳光的光能转换成电能。电解水设备，根据光伏收集设备所转换的电能将水电解产生氢气和氧气，且将氢气和氧气分别储存于氢气储存槽及氧气储存槽中。燃料电池设备，包括控制单元和多个燃料电池，控制单元用以控制氢气和氧气进入每一个燃料电池的流量，使得每一个燃料电池通过氢气和氧气反应后产生电能。附图说明图1是根据本技术一实施例的燃料电池系统的方块图。图2是根据本技术另一实施例的燃料电池系统的方块图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术特征及优点，能更为相关
人员所了解，并得以实施本技术，在此配合所附的图式、具体阐明本技术的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本技术特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的
技术实现思路
，亦不再加以陈述。首先请参考图1。图1表示本技术一实施例的燃料电池系统的方块图。在图1中，燃料电池系统包括了光伏收集设备10、电解水设备20及燃料电池设备30，其中，电解水设备20分别与光伏收集设备10及燃料电池设备30电性连接。在本技术的一实施例中，光伏收集设备10由多个光伏板102-112所构成，这些光伏板102-112可放置在日照时间长且较容易被太阳光照到的地方，例如空地或是屋顶(未在图中表示)，在本技术的较优选的实施例中，是将光伏板102-112设置于屋顶上。在此是利用屋顶较没有其它遮蔽物以及太阳光的日照时间以及日照的程度较其它区域较多的优点，设置光伏板102-112在屋顶上，藉由光伏板102-112来收集太阳能，并且将太阳能(或称为光能)转换成电能。在此，针对光伏板102-112收集太阳能之后，将太阳能转换成电能的原理简单概述：当太阳光照射到一般的半导体(例如硅)时，会产生电子与电洞对，但它们很快的便会结合，并且将能量转换成光子或声子(热)，光子和能量相关，声子则和动量相关。因此电子与电洞的生命期甚短；在P型中，由于具有较高的电洞密度，光产生的电洞具有较长的生命期，同理，在N型半导体中，电子有较长的生命期。在P-N半导体接合处，由于有效载子浓度不同而造成的扩散，将会产生一个由N指向P的内建电场，因此当光子被接合处的半导体吸收时，所产生的电子将会受电场作用而移动至N型半导体处，电洞则移动至P型半导体处，因此便能在两侧累积电荷，若以导线连接，则可产生电流，而光伏板的挑战就在于如何将产生的电子电洞对在复合之前将其搜集起来。从太阳来的光线，能量大部份落于1-3eV之间，因此就单一个PN接面而言，若经适当地设计，使吸收光能的高峰落于约1.5eV，则能有最好的效率。根据光伏板102-112内的电池片(未在图中表示)按照制作材料，则可以分为:硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶硅电池、多晶硅电池和无定形体硅薄膜电池等。在本技术中，光伏板102-112的结构、材料特性及其电路设计等等，并非为主要的技术特征，且为现有技术，故不再多加陈述。在此要说明的是，若是将光伏收集设备10设置在大楼、住家、工厂、农舍的屋顶，多半是将光伏收集设备10转换的电能直接对大楼、住家、工厂、农舍提供所需要的电能。但是在本技术中，除了可以对大楼、住家、工厂、农舍提供所需要的电能之外，是将光伏收集设备10中的光伏板102-112收集到太阳能并且转换成电能之后，将电能传送至电解水设备20，电解水设备20则利用此电能来进行电解水制程。在本技术的实施例中，电解水设备20包括了电解槽202、氢气储存槽204及氧气储存槽206及电解水储存槽210，其中电解槽202用来进行电解水反应、氢气储存槽204及氧气储存槽206是分别将电解反应所产生的氢气和氧气予以储存，并做为后续燃料电池设备30中每一个燃料电池310-316的燃料气体和氧化剂气体。电解水储存槽210用以储存用以供应电解槽202进行电解时所需要的水之外，还储存在后续燃料电池反应产生电能时，同时所产生的水。在此针对电解水的原理进行说明，依据电解原理在正极、负极及全反应的方程式(I)如下所述:负极：H2O(l)→2H+(aq)+1/2O2(g)+2e-正极：2H2O(l)+2e-→2OH-(aq)+H2(g)全反应：H2O(l)→H2(g)+1/2O2(g)(I)接着，将电解水所产生的氢气和氧气利用压缩机是自然压力差的方式，分别储存在氢气储存槽204及氧气储存槽206，而做为后续燃料电池的燃料气体和氧化剂气体的供应来源。燃料电池设备30包括控制单元30和多个燃料电池310-316，其中燃料电池310-316可以是质子交换膜燃料电池或是氢燃料电池，在本技术的实施例中是以质子交换膜燃料电池来做说明，而每一个质子交换膜燃料电池310-316由至少由1-10组具有金属双极板和质子交换膜的电池所构成。其中，每一组的金属双极板由一片阳极板及一片阴极板所组成，具有催化剂和扩散层的质子交换膜则是设置在金属双极板之间。于一实施例，金属双极板的阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：光伏收集设备，具有多个光伏板用以收集太阳光，且将所述太阳光的光能转换成电能；电解水设备，根据所述光伏收集设备所转换的所述电能将水电解产生氢气和氧气；及燃料电池设备，包括控制单元和多个燃料电池，所述控制单元用以控制所述氢气和所述氧气进入每一所述燃料电池的流量，使得每一所述燃料电池通过所述氢气和所述氧气反应后产生电流。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：光伏收集设备，具有多个光伏板用以收集太阳光，且将所述太阳光的光能转换成电能；电解水设备，根据所述光伏收集设备所转换的所述电能将水电解产生氢气和氧气；及燃料电池设备，包括控制单元和多个燃料电池，所述控制单元用以控制所述氢气和所述氧气进入每一所述燃料电池的流量，使得每一所述燃料电池通过所述氢气和所述氧气反应后产生电流。2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包含将每一所述燃料电池所产生的水送回所述电解水设备中的电解水储存槽予以储存。3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，每一所述燃料电池具有储能装置，用以储存由所述氢气和所述氧气进入每一所述燃料电池反应所产生的电流。4.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池为质...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐煜，
申请(专利权)人：徐煜，
类型：新型
国别省市：上海,31