一种船舶氢燃料电池动力系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种船舶氢燃料电池动力系统，包括：氢燃料电池堆，用于将氢燃料中的化学能转化为电能；电输出系统，用于将氢燃料电池堆产生的电供给船上各设备；氢气供给系统，用于为氢燃料电池堆提供氢气；氧气供给系统，用于为氢燃料电池堆提供氧气；氢气循环系统，用于将氢燃料电池堆没有完全消耗的氢气进行回收并循环利用，重新送入氢燃料电池堆参与化学反应；氧气循环系统，用于将氢燃料电池堆没有完全消耗的氧气进行回收并循环利用，重新送入氢燃料电池堆参与化学反应。本实用新型专利技术可以实现对未反应完全气体的回收进行循环利用，同时利用反应产生的热量对进入氢燃料电池堆之前的反应气体进行增温增湿，使其后续的化学反应更加充分。反应更加充分。反应更加充分。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶氢燃料电池动力系统


[0001]本技术属于船舶动力
，具体涉及一种船舶氢燃料电池动力系统。

技术介绍

[0002]目前，船舶动力来源主要为柴油机、燃气轮机等，在其提供动力的同时还会排放大量的硫氧化物、二氧化碳、氮氧化物、颗粒物等大气污染物，对环境和大气造成严重的污染。
[0003]氢气以其高效清洁、热值最高等突出优势而备受青睐，成为解决全球能源紧缺和环境污染问题的关键技术之一。同时，氢燃料电池由燃料的化学能直接转化为电能，不经过燃烧，所以能量转换效率高。燃料电池的产物是水，非常低的有害物排放。而且燃料电池中无运动部件，燃料电池工作时很安静且无机械磨损，低噪肯、低震动。氢燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和模块化的动力装置.完全可以满足船舶对新动力的要求，燃料电池在船舶上的应用有广阔的前景。
[0004]但是目前在氢气燃料的过程中，仍然存在对化学剂的氢气及氧气在氢气电池堆中反应不充分，反映后直接排出而无法重复循环利用，造成大量浪费及由此累计产生风险等问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的问题，本申请提出一种船舶氢燃料电池动力系统，包括：
[0006]氢燃料电池堆，用于将氢燃料中的化学能转化为电能；
[0007]电输出系统，用于将氢燃料电池堆产生的电供给船上各设备；
[0008]氢气供给系统，用于为氢燃料电池堆提供氢气；
[0009]氧气供给系统，用于为氢燃料电池堆提供氧气；
[0010]氢气循环系统，用于将氢燃料电池堆没有完全消耗的氢气进行回收并循环利用，重新送入氢燃料电池堆参与化学反应；
[0011]氧气循环系统，用于将氢燃料电池堆没有完全消耗的氧气进行回收并循环利用，重新送入氢燃料电池堆参与化学反应。
[0012]进一步的，所述氢气供给系统包括通过管路依次连接的：
[0013]氢气储存罐，用于储存高压氢气；
[0014]氢气减压阀，用于将释放出来的高纯高压氢气稳定在一定的压力；
[0015]第一气体流量计，用于将减压后的氢气以一定的流量进入氢燃料电池堆。
[0016]进一步的，所述氧气供给系统包括通过管路依次连接的：
[0017]氧气源，用于提供氧气来源；
[0018]氧气过滤器，用于将氧气源中可能存在的粉尘进行过滤；
[0019]鼓风机，用于将过滤后的氧气吸入并增压；
[0020]第二气体流量计，用于将增压后的氧气以一定的流量进入氢燃料电池堆。
[0021]进一步的，所述氧气源可以是氧气储存罐，也可以直接连接空气。
[0022]进一步的，所述电输出系统包括：
[0023]DC/DC变换器，用于对氢燃料电池堆产生的电压进行了升压，使其与船舶负载的电压相一致；
[0024]直流母排配电板，用于向船上设备供电。
[0025]进一步的，所述氢气循环系统包括通过管路依次连接的：
[0026]氢气过滤器，用于将从氢燃料电池堆回收的氢气内的杂质进行过滤；
[0027]氢气除湿器，用于将过滤后的回收氢气内的水分进行去除；
[0028]氢气增压阀，用于将经过过滤和除湿的回收氢气增压后排入氢气储蓄罐。
[0029]进一步的，所述氧气循环系统包括通过管路依次连接的：
[0030]氧气过滤器，用于将从氢燃料电池堆回收的氧气内的杂质进行过滤；
[0031]氧气除湿器，用于将过滤后的回收氧气内的水分进行去除。
[0032]进一步的，还包括气体加湿系统，所述气体加湿系统包括氢气增湿器和氧气增湿器，所述氢气增湿器设于所述第一气体流量计和所述氢燃料电池之间，所述氧气增湿器设于所述鼓风机和所述第二气体流量之间；
[0033]所述氢气增湿器和所述氧气增湿器均包括密闭的水容器，所述水容器内设有加热器，所述水容器开设有气体入口和气体出口。
[0034]进一步的，还包括水循环冷却系统，所述水循环冷却系统包括通过循环管路依次连接的：
[0035]冷却水交换器，用于进行管路内冷却水的热交换；
[0036]冷却水过滤器，用于保证循环管路内的冷却水没有杂质；
[0037]循环水泵，用于驱动冷却水在循环管路内流动；
[0038]所述水循环冷却系统与所述氢燃料电池堆、所述氢气增湿器以及所述氧气增湿器均连通。
[0039]进一步的，还包括监控系统，所述监控系统包括：
[0040]第一压力传感器，设于所述第一流量计和所述氢气增湿器之间，用于监测进入所述氢燃料电池堆的氢气压力；
[0041]第二压力传感器，设于所述第二流量计和所述氢燃料电池堆，用于监测进入所述氢燃料电池堆的氧气压力。
[0042]本技术提出的船舶氢燃料电池动力系统，与现有技术相比，其有益效果在于：
[0043]本技术可以实现对未反应完全气体的回收进行循环利用，同时利用反应产生的热量对进入氢燃料电池堆之前的反应气体进行增温增湿，使其后续的化学反应更加充分，从整体上提高氢燃料电池动力系统的输出效率。
附图说明
[0044]图1为本技术的原理示意图，
[0045]图2为本技术氧气供应及循环系统的原理示意图，
[0046]图3为本技术氢气供应及循环系统的原理示意图，
[0047]图4为本技术的水循环冷却系统；
[0048]图5为本技术氢气侧电加热增湿器的结构示意图。
具体实施方式
[0049]为使本领域技术人员能够更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。
[0050]参照图1，本申请提出的船舶氢燃料电池动力系统，其组成及工作原理如下：
[0051]监控系统a根据需要控制氢气供应系统c和氧气供应系统d提供一定量的气体(即燃料和氧化剂)；氢气和氧气分别通过氢气供给系统c和氧气供给系统d输送到气体加湿系统f，加湿后的反应气输送到氢燃料电池堆h进行电化学反应；其中过量的氢气和氧气通过氢气循环系统b和氧气循环系统e 回收利用，反应过程释放的热量和产生的水蒸气则通过水循环冷却系统g进行冷却和循环利用，控制氢燃料电池堆h温度的同时为气体加湿系统f提供冷却水，整个燃料电池动力系统工作时形成一个闭环；最后，DC/DC变换器i 将氢燃料电池堆h产生的电压通过升压后输送直流母排配电板j为船上的各设备供电。
[0052]图2为本申请的氧气供应及循环系统
[0053]氧气供应子系统包括空气过滤器、鼓风机、电加热增湿器及温度压力传感器，氧气过滤器将空气中可能存在的粉尘过滤(氧气源也可以是氧气储存罐，本实施例中氧气源为空气)；净化后的新鲜空气被鼓风机吸入并增压，而后该新鲜空气进入电加热增湿器，加湿后的氧气直接进入燃料电池。出口处安装相应的阀门，每隔一段时间向外排放一次，排出来的氧气经过过滤和除湿后进入氧气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶氢燃料电池动力系统，其特征在于，包括：氢燃料电池堆，用于将氢燃料中的化学能转化为电能；电输出系统，用于将氢燃料电池堆产生的电供给船上各设备；氢气供给系统，用于为氢燃料电池堆提供氢气；氧气供给系统，用于为氢燃料电池堆提供氧气；氢气循环系统，用于将氢燃料电池堆没有完全消耗的氢气进行回收并循环利用，重新送入氢燃料电池堆参与化学反应；氧气循环系统，用于将氢燃料电池堆没有完全消耗的氧气进行回收并循环利用，重新送入氢燃料电池堆参与化学反应。2.根据权利要求1所述的一种船舶氢燃料电池动力系统，其特征在于，所述氢气供给系统包括通过管路依次连接的：氢气储存罐，用于储存高压氢气；氢气减压阀，用于将释放出来的高纯高压氢气稳定在一定的压力；第一气体流量计，用于将减压后的氢气以一定的流量进入氢燃料电池堆。3.根据权利要求2所述的一种船舶氢燃料电池动力系统，其特征在于，所述氧气供给系统包括通过管路依次连接的：氧气源，用于提供氧气来源；氧气过滤器，用于将氧气源中可能存在的粉尘进行过滤；鼓风机，用于将过滤后的氧气吸入并增压；第二气体流量计，用于将增压后的氧气以一定的流量进入氢燃料电池堆。4.根据权利要求3所述的一种船舶氢燃料电池动力系统，其特征在于：所述氧气源可以是氧气储存罐，也可以直接连接空气。5.根据权利要求1所述的一种船舶氢燃料电池动力系统，其特征在于，所述电输出系统包括：DC/DC变换器，用于对氢燃料电池堆产生的电压进行了升压，使其与船舶负载的电压相一致；直流母排配电板，用于向船上设备供电。6.根据权利要求4所述的一种船舶氢燃料电池动力系统，其特征在于，所述氢气循环系统包括通过管路依次连接的：氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丁标，段仲兵，卢园园，张迪，
申请(专利权)人：中船黄埔文冲船舶有限公司，
类型：新型
国别省市：