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专利号: 2020104216477
申请人: 王凯
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自循环氢气发生系统,其特征在于,包括氢气燃烧装置和反应器(1),所述反应器(1)设有进水口(2)和排气口(3),所述反应器(1)内设有换热器(4),所述换热器(4)内设有换热管(5),所述换热管(5)的一端与所述排气口(3)连通,换热管(5)的另一端连接有气体缓存室(6),所述气体缓存室(6)与所述氢气燃烧装置连通;还包括储水箱(7),所述储水箱(7)与反应器(1)的进水口(2)连通,所述换热器(4)设有出水口(8)和入水口(9),所述出水口(8)和入水口(9)分别通过第一驱动泵(18)和第二驱动泵(19)与所述储水箱(7)连通,所述氢气燃烧装置产生的水用于输送至储水箱(7);

所述氢气燃烧装置包括燃料电池,所述燃料电池设有停机吹扫装置,所述停机吹扫装置包括第三驱动泵(20)和气水分离器(21),所述气水分离器(21)的入口端与燃料电池的阴极排空口连通,所述第三驱动泵(20)的入口端与所述气水分离器(21)的气体出口端连通,第三驱动泵(20)的出口端分别与燃料电池的阳极入口和阴极入口连通;

所述第一驱动泵(18)为水气两用泵,所述第二驱动泵(19)为水泵。

2.根据权利要求1所述的自循环氢气发生系统,其特征在于,所述气水分离器(21)包括壳体,所述壳体内设有气水分离管(43),所述气水分离管(43)的入口与气水分离器(21)的入口端连通,气水分离管(43)的气体出口与所述气水分离器(21)的气体出口端连通,气水分离管(43)的液体出口连接有第二集水室(22);所述壳体与气水分离管(43)之间设有冷却气道(42),所述冷却气道(42)的一端与外界空气连通,另一端与燃料电池的阴极入口连通。

3.根据权利要求2所述的自循环氢气发生系统,其特征在于,所述第一驱动泵(18)设有驱动泵入口一、驱动泵入口二、驱动泵入口三和驱动泵出口一,所述驱动泵入口一与外部水源连通,所述驱动泵入口二与换热器(4)的出水口(8)连通,所述驱动泵入口三与第二集水室(22)连通,所述驱动泵出口一与储水箱(7)连通;所述换热管(5)与气体缓存室(6)之间设有防水透气膜(11),且换热管(5)连接有第一集水室(12);所述气水分离管(43)为螺旋管,冷却气道(42)呈S形,且第二集水室(22)与第一集水室(12)连通。

4.根据权利要求3所述的自循环氢气发生系统,其特征在于,所述换热管(5)与所述排气口(3)之间设有第一控制阀(23),所述第一控制阀(23)设有阀门入口一、阀门出口一和阀门出口二,所述阀门入口一与所述排气口(3)连通,所述阀门出口一与所述换热管(5)连通,所述阀门出口二与气水分离器(21)的入口端和燃料电池的阳极入口连通;所述燃料电池连接有储电装置,所述储电装置包括蓄电池(24),所述蓄电池(24)与燃料电池之间设有正负极对调电路(25)。

5.根据权利要求4所述的自循环氢气发生系统,其特征在于,还包括控制单元(26)、第一压力传感器(27)、第二压力传感器(28)、液位计(29)和第二控制阀(30),所述控制单元(26)分别与第一压力传感器(27)、第二压力传感器(28)、液位计(29)和第二控制阀(30)连接,所述第一压力传感器(27)和第二压力传感器(28)分别用于检测反应器(1)和气体缓存室(6)的内部压力,所述液位计(29)用于检测储水箱(7)的液位高度,所述第二控制阀(30)用于控制燃料电池的阳极入口的氢气进入。

6.一种如权利要求5所述的自循环氢气发生系统的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:

检测燃料电池的电堆温度是否低于正常工作温度,如果是,则采用低温模式辅助燃料电池启动并为燃料电池供氢;如果否,则采用正常模式启动并为燃料电池供氢;

正常模式启动并为燃料电池供氢包括:

将储水箱(7)内的水输送至反应器(1)中与铝原料反应生成高温高湿氢气,通过排气口(3)将高温高湿氢气输送至换热管(5)中降温除湿后获得低温干燥氢气并储存在气体缓存室(6),然后将气体缓存室(6)的低温干燥氢气输送至燃料电池中启动燃料电池;燃料电池产生的水通过气水分离器(21)的作用后输送至第二集水室(22),第二集水室(22)的水通过储水箱(7)循环回收后进入反应器(1)中参与制氢反应;

低温模式辅助燃料电池启动并为燃料电池供氢包括:

将储水箱(7)内的水输送至反应器(1)中与铝原料反应生成高温高湿氢气,打开第一控制阀(23)使阀门入口一与阀门出口二连通,通过排气口(3)将高温高湿氢气输送至气水分离器(21);高温高湿氢气在气水分离管(43)中与冷却气道(42)中的冷空气进行热交换,气水分离器(21)输出的热氢气在第三驱动泵(20)的抽吸下从燃料电池的阳极入口输入,冷却气道(42)输出的热空气从燃料电池的阴极入口输入,为燃料电池阳极和阴极同时加热,提高燃料电池的电堆温度;通过正负极对调电路(25)使蓄电池(24)对燃料电池的两端加载反向直流电,反向直流电的电流密度小于燃料电池额定电流密度,氢气与空气发生反应放热,燃料电池的电堆温度迅速升温,达到燃料电池正常启动的运行温度即可启动燃料电池;燃料电池产生的水通过气水分离器(21)的作用后输送至第二集水室(22),第二集水室(22)的水通过储水箱(7)循环回收后进入反应器(1)中参与制氢反应。