一种基于燃料电池移动发电装置的制作方法

1.本发明属于燃料电池发电领域，具体公开了一种基于燃料电池的移动发电装置。


背景技术：

2.燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。同时，随着电动汽车的普及应用，随之而来的将需要大量的充电设施，包括固定充电站和移动发电充电设备。移动发电充电设备由于没有电网动力电池供电，需要自身发电和储存的电能来给汽车充电，因此，设备的可靠性、安全性要求非常高，技术含量也很高。因此，急需开发一种安全可靠的基于燃料电池的移动发电装置。


技术实现要素：

3.针对以上不足，本发明公开了一种基于燃料电池的移动发电装置，设计合理，结构紧凑，移动能力强，可以为各类负载快速充电，安全性能好，绿色环保，节能减排。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种基于燃料电池的移动发电装置，包括发电舱、轮胎、燃料罐、进气机、气体混合室、燃料电池发电堆、余热回收装置、正极废气排放机构、负极废气排放机构、废气处理装置、燃料电池发电控制装置、储能电池、第一升压装置、第二升压装置、第一输出接口、第二输出接口、动力舱、电动机、控制舱、传动舱；所述移动发电装置整体为汽车形态，所述传动舱位于车头，所述发电舱位于车尾，所述动力舱和所述控制舱位于车辆中部，所述控制舱位于所述之上；所述动力舱中设置有所述电动机；所述轮胎设置在所述发电舱和所述传动舱之下；所述燃料罐与所述进气机依次设置于所述发电舱外部的上端；所述燃料罐与所述进气机分别有通道连通所述气体混合室；所述气体混合室设置在所述发电舱的中上部；所述燃料电池发电堆设置在所述发电舱的中心部位；所述气体混合室通过管道连通所述燃料电池发电堆；所述所述燃料电池发电堆上方设置有所述余热回收装置，所述余热回收装置通过循环管道连接所述燃料电池发电堆；所述燃料电池发电堆设置有正极和负极，并分别设置有管道连接所述正极废气排放机构、负极废气排放机构；所述正极废气排放机构、负极废气排放机构分别通过管道连接所述废气处理装置；所述废气处理装置设置于所述发电舱的顶部；所述燃料电池发电堆的下方设置有所述燃料电池发电控制装置；所述燃料电池发电控制装置与所述燃料电池发电堆电性连接；所述燃料电池发电控制装置的另一端连接有所述储能电池；所述储能电池设置有2 条输出电路，一条上设置有所述第一升压装置，另一条上设置有所述第二升压装置；所述第一升压装置通过导线连通所述动力舱中的电动机；所述第二升压装置通过导线分别连通所述第一输出接口和第二输出接口。本方案设计合理，
结构紧凑，移动能力强，可以为各类负载快速充电；其中储能电池可以为锂电池，或者传统铅酸蓄电池，其中余热回收装置可以将燃料电池反应时放出的反应热及时回收，转化为暖风，供整个装置使用，特别是在低温天气能够延长电池寿命，以及为控制舱提供空调暖风，节能效果好。
6.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述传动舱之前还设置有第一缓装置。设置第一缓冲装置，防止正面的撞击。
7.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述第一缓装置为防撞弹簧。
8.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述发电舱后方设置有第二缓冲装置。设置第二缓冲装置，主要是防止后方的撞击。
9.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述第二缓冲装置为橡胶备胎。
10.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述发电舱下方设置有第三缓冲装置。第三缓冲装置也可以为弹簧或者橡胶底座，为了防止路面的不平引起的撞击。
11.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述废气处理装置设置有大孔树脂。
12.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述进气机后方的管道上还设置有空气滤清器。设置空气滤清器可以提高进气的质量，为燃料电池的充分反应提供条件。
13.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置，所述余热回收装置的回收的热量以热空气形式，通过管道可控的流入所述动力舱和传动舱中。
14.进一步的，上述一种基于燃料电池的移动发电装置的工作方法，包括以下步骤：
15.s1将氢气或者甲烷注入所述燃料罐中，启动进气机；优选为氢气，氢气更加清洁
16.s2燃料罐中的燃料气化后与进气机进入的空气在所述气体混合室中进行混合；在氢气的条件下，混合比为1mol氢气和0.55mol 的氧气混合，此处为经过多次实验得出的优选条件，电池反应效率最高。
17.s3气体混合室中的混合气体通入所述燃料电池发电堆发生反应后，进行发电，电力通过燃料电池发电控制装置储存在所述储能电池中；
18.s4燃料电池发电堆产生的正极废气和负极废气分别通过正极废气排放机构和负极废气排放机构最终通入所述废气处理装置中进行处理；
19.s5储能电池将电能分成两部分，一部分用于移动发电装置本身的动力，通过第一升压装置，提升至合适的电压，输出给动力舱的电动机；另一部分用于给外接负载充电，通过第二升压装置输出给第一输出接口和第二输出接口；
20.s6控制舱中设置有控制人员，通过操作装置控制车辆运行以及进行发电的控制。
21.根据以上技术方案可知，本发明至少有以下有益效果：
22.本发明公开了一种基于燃料电池的移动发电装置，设计合理，结构紧凑，移动能力强，可以为各类负载快速充电，所述移动发电装置设置有三重的缓冲装置，为移动中的燃料电池发电装置提供了更加全面的保护，安全性能更高；同时本装置还设置有热能回收装置，节能效果好，回收的热量可以为整个移动发电装置供暖，提高电池容量；进一步的，本装置还设置有完善的废气处理装置，使得本来就很少的废气减少到几乎为零，绿色环保效果好；
同时本移动发电装置的制造成本低，在电动汽车越来越流行的今天，可以广泛推广作为应急的移动发电充电设备，进行道路救援，发挥良好的社会效益。
附图说明
23.附图1为本发明实施例1中一种基于燃料电池的移动发电装置的示意图；
24.附图2为本发明实施例2中一种基于燃料电池的移动发电装置的示意图；
25.其中：发电舱100、轮胎101、第二缓冲装置102、第三缓冲装置 103、燃料罐110、进气机120、空气滤清器121、气体混合室130、燃料电池发电堆140、余热回收装置141、正极废气排放机构142、负极废气排放机构143、废气处理装置150、燃料电池发电控制装置 160、储能电池170、第一升压装置171、第二升压装置172、第一输出接口181、第二输出接口182、动力舱200、电动机210、控制舱300、传动舱400、第一缓装置410。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.实施例1
32.如图1所示的一种基于燃料电池的移动发电装置，包括发电舱100、轮胎101、燃料罐110、进气机120、气体混合室130、燃料电池发电堆140、余热回收装置141、正极废气排放
机构142、负极废气排放机构143、废气处理装置150、燃料电池发电控制装置 160、储能电池170、第一升压装置171、第二升压装置172、第一输出接口181、第二输出接口182、动力舱200、电动机210、控制舱300、传动舱400；所述移动发电装置整体为汽车形态，所述传动舱400位于车头，所述发电舱100位于车尾，所述动力舱200和所述控制舱300位于车辆中部，所述控制舱300位于所述之上；所述动力舱200中设置有所述电动机210；所述轮胎101设置在所述发电舱100和所述传动舱400之下；所述燃料罐110与所述进气机 120依次设置于所述发电舱100外部的上端；所述燃料罐110与所述进气机120分别有通道连通所述气体混合室130；所述气体混合室130设置在所述发电舱100的中上部；所述燃料电池发电堆140 设置在所述发电舱100的中心部位；所述气体混合室130通过管道连通所述燃料电池发电堆140；所述所述燃料电池发电堆140上方设置有所述余热回收装置141，所述余热回收装置141通过循环管道连接所述燃料电池发电堆140；所述燃料电池发电堆140设置有正极和负极，并分别设置有管道连接所述正极废气排放机构142、负极废气排放机构143；所述正极废气排放机构142、负极废气排放机构143分别通过管道连接所述废气处理装置150；所述废气处理装置150设置于所述发电舱100的顶部；所述燃料电池发电堆140 的下方设置有所述燃料电池发电控制装置160；所述燃料电池发电控制装置160与所述燃料电池发电堆140电性连接；所述燃料电池发电控制装置160的另一端连接有所述储能电池170；所述储能电池170设置有2条输出电路，一条上设置有所述第一升压装置 171，另一条上设置有所述第二升压装置172；所述第一升压装置171通过导线连通所述动力舱200中的电动机210；所述第二升压装置172通过导线分别连通所述第一输出接口181和第二输出接口 182。
33.上述一种基于燃料电池的移动发电装置的工作方法，包括以下步骤；
34.s1将液化甲烷注入所述燃料罐110中，启动进气机120；
35.s2燃料罐100中的甲烷气化后与进气机120进入的空气在所述气体混合室130中进行混合，使得甲烷与氧气的摩尔比为 1:2.5；
36.s3气体混合室130中的混合气体通入所述燃料电池发电堆 140发生反应后，进行发电，电力通过燃料电池发电控制装置160 储存在所述储能电池170中；
37.s4燃料电池发电堆140产生的正极废气和负极废气分别通过正极废气排放机构142和负极废气排放机构143最终通入所述废气处理装置150中进行处理；
38.s5储能电池170将电能分成两部分，一部分用于移动发电装置本身的动力，通过第一升压装置171，提升至合适的电压，输出给动力舱200的电动机210；另一部分用于给外接负载充电，通过第二升压装置172输出给第一输出接口181和第二输出接口182；
39.s6控制舱300中设置有控制人员，通过操作装置控制车辆运行以及进行发电的控制。
40.实施例2
41.如图2所示的一种基于燃料电池的移动发电装置，包括发电舱 100、轮胎101、燃料罐110、进气机120、气体混合室130、燃料电池发电堆140、余热回收装置141、正极废气排放机构142、负极废气排放机构143、废气处理装置150、燃料电池发电控制装置160、储能电池170、第一升压装置171、第二升压装置172、第一输出接口181、第二输出接口182、动力舱200、电动机210、控制舱 300、传动舱400；所述移动发电装置整体为汽车形态，所述传动舱 400位于车头，所述发电舱100位于车尾，所述动力舱200和所述控制舱300位于车辆中部，所
述控制舱300位于所述之上；所述动力舱200中设置有所述电动机210；所述轮胎101设置在所述发电舱100和所述传动舱400之下；所述燃料罐110与所述进气机120 依次设置于所述发电舱100外部的上端；所述燃料罐110与所述进气机120分别有通道连通所述气体混合室130；所述气体混合室130 设置在所述发电舱100的中上部；所述燃料电池发电堆140设置在所述发电舱100的中心部位；所述气体混合室130通过管道连通所述燃料电池发电堆140；所述所述燃料电池发电堆140上方设置有所述余热回收装置141，所述余热回收装置141通过循环管道连接所述燃料电池发电堆140；所述燃料电池发电堆140设置有正极和负极，并分别设置有管道连接所述正极废气排放机构142、负极废气排放机构143；所述正极废气排放机构142、负极废气排放机构 143分别通过管道连接所述废气处理装置150；所述废气处理装置 150设置于所述发电舱100的顶部；所述燃料电池发电堆140的下方设置有所述燃料电池发电控制装置160；所述燃料电池发电控制装置160与所述燃料电池发电堆140电性连接；所述燃料电池发电控制装置160的另一端连接有所述储能电池170；所述储能电池170 设置有2条输出电路，一条上设置有所述第一升压装置171，另一条上设置有所述第二升压装置172；所述第一升压装置171通过导线连通所述动力舱200中的电动机210；所述第二升压装置172通过导线分别连通所述第一输出接口181和第二输出接口182；优选的，所述传动舱400之前还设置有第一缓装置410；特别的，所述第一缓装置410为防撞弹簧；进一步的，所述发电舱100后方设置有第二缓冲装置102；优选的，所述第二缓冲装置102为橡胶备胎；进一步的，所述发电舱100下方设置有第三缓冲装置103；特别的，所述废气处理装置150设置有大孔树脂；进一步的，所述进气机 120后方的管道上还设置有空气滤清器121；特别的，所述余热回收装置141的回收的热量以热空气形式，通过管道可控的流入所述动力舱200和传动舱400中。
42.上述一种基于燃料电池的移动发电装置的工作方法，包括以下步骤；
43.s1将液化氢注入所述燃料罐110中，启动进气机120；
44.s2燃料罐100中的氢气气化后与进气机120进入的空气在所述气体混合室130中进行混合，使得氢气与氧气摩尔比例为1:0.55；
45.s3气体混合室130中的混合气体通入所述燃料电池发电堆140 发生反应后，进行发电，电力通过燃料电池发电控制装置160储存在所述储能电池170中；
46.s4燃料电池发电堆140产生的正极废气和负极废气分别通过正极废气排放机构142和负极废气排放机构143最终通入所述废气处理装置150中进行处理；
47.s5储能电池170将电能分成两部分，一部分用于移动发电装置本身的动力，通过第一升压装置171，提升至合适的电压，输出给动力舱200的电动机210；另一部分用于给外接负载充电，通过第二升压装置172输出给第一输出接口181和第二输出接口182；
48.s6控制舱300中设置有控制人员，通过操作装置控制车辆运行以及进行发电的控制。
49.以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的保护范围，即大凡依本发明权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利申请的保护范围。