一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置

摘要

本发明公开一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，包括燃料电池、半导体制冷片、合金储氢设备、导热介质；所述合金储氢设备通过管道连接燃料电池，所述半导体制冷片的冷端与热端分别通过导热介质与燃料电池和合金储氢设备连接。本发明的有益效果：燃料电池工作时，半导体制冷片的热端通过导热介质给合金储氢设备加热保温，而冷端则通过导热介质给燃料电池散热降温，从而使合金储氢设备和燃料电池保持在合适的温度区间以达到最佳的工作效率；当合金储氢设备加注氢气时，半导体制冷片通过改变电流方向，将冷热端互换，冷端通过导热介质给合金储氢设备降温，以提高氢气加注速率，热端则采取降温措施以降低其温度。

权利要求

1.一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，包括燃料电池、半导体制冷片、合金储氢设备、导热介质；所述合金储氢设备通过管道连接燃料电池，所述半导体制冷片的冷端与热端分别通过导热介质与燃料电池和合金储氢设备连接；还包括两个温度传感器、控制器，其中一个温度传感器设置在燃料电池，并连接控制器，另一个温度传感器设置在合金储氢设备上，并连接控制器；还包括散热装置，散热装置设置在安装在燃料电池上的导热介质上。

2.根据权利要求1所述的一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，所述散热装置为空冷装置或水冷装置。

3.根据权利要求1所述的一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，所述散热装置为散热扇。

4.根据权利要求1所述的一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，所述半导体制冷片为单片或多片拼接而成。

5.根据权利要求1所述的一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，所述半导体制冷片为一层结构或多层结构叠加而成。

6.根据权利要求1所述的一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，所述导热介质为散热翅片或导热管。

7.根据权利要求1所述的一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，其特征在于，所述导热介质与半导体制冷片之间紧密接触并涂有导热硅脂。

说明书

一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种氢燃料电池系统与合金储氢技术应用领域，尤其涉及的是一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置。

背景技术

[0002] 随着氢燃料电池的研究和应用越来越被重视，氢气的储运方式也成了人们关注的焦点。其中，合金储氢就是一种极其简便易行的理想储氢方法，采用储氢合金来储氢，不仅具有储氢量大、能耗低，工作压力低、使用方便的特点，而且可免去庞大的钢制容器，从而使存储和运输方便而且安全。

[0003] 由于储氢合金具有在吸氢化学反应时放出大量热，而在放氢时吸收大量热的特性，随着温度的升高或者降低，会有效降低储氢合金的吸氢和放氢速率。

[0004] 申请号CN201410213517.9，一种改善制氢机制氢速率和评价的装置，其包括电解箱、电流表、蓄电池、电压变换器、流量调节阀、温度传感器、温度传感器、KOH溶液泵、KOH溶液过滤器、KOH溶液储罐、水质监测器、给水泵、储水罐、温度调节阀、温度调节阀、压力表、压力表、氧气储罐、冷却装置、干燥装置、加压泵、氢气储罐、安全阀、压力调节阀、浓度监测仪、电子控制系统；蓄电池通过电压变换器与电解箱相连供电，并在电解箱两侧并联一个电流表，储水罐中的水依次通过给水泵和水质监测器送达KOH溶液储罐，其中KOH溶液储罐中的KOH溶液依次经过KOH溶液过滤器和KOH溶液泵，再通过流量调节阀进入电解箱；KOH溶液储罐连接浓度监测仪，再通过电子控制系统接回储水罐；KOH溶液泵与电解箱之间连接一个温度传感器，温度传感器连一个温度调节阀；温度传感器与电解箱相连，再连一个温度调节阀，再连接回KOH溶液储罐；电解箱正极连接氧气储罐，氧气储罐上连接一个压力表；电解箱负极连接冷却装置，再连接干燥装置，通过加压泵与氢气储罐相连；压力表、安全阀和压力调节阀与氢气储罐连接。

[0005] 该通过控制和改变电解液KOH溶液浓度、电解温度、电解电压和电解压力相关参数得到制氢机的最佳制氢速率，从各种变量上进行控制，控制方法较为困难。

[0006] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题在于：如何现有技术中存在的合金储氢设备的吸氢和放氢速率较低的问题。

[0008] 本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

[0009] 一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，包括燃料电池、半导体制冷片、合金储氢设备、导热介质；所述合金储氢设备通过管道连接燃料电池，所述半导体制冷片的冷端与热端分别通过导热介质与燃料电池和合金储氢设备连接。

[0010] 本发明中燃料电池工作时，半导体制冷片的热端通过导热介质给因释放氢气而温度降低的合金储氢设备加热保温，而冷端则通过导热介质给燃料电池散热降温，从而使合金储氢设备和燃料电池保持在合适的温度区间以达到最佳的工作效率；当合金储氢设备加注氢气时，半导体制冷片通过改变电流方向，将冷热端互换，冷端通过导热介质给因加注氢气而发热的合金储氢设备降温，以提高氢气加注速率，热端则采取降温措施以降低其温度。

[0011] 优选的，还包括两个温度传感器、控制器，其中一个温度传感器设置在燃料电池，并连接控制器，另一个温度传感器设置在合金储氢设备上，并连接控制器。

[0012] 半导体制冷片的冷、热端温度根据氢燃料电池和合金储氢设备的反馈温度进行调节；反馈温度由所述温度传感器采集并反馈给所述控制器，控制器通过调节电流强弱实现对所述半导体制冷片的冷、热端温度控制。

[0013] 优选的，还包括散热装置，散热装置设置在安装在燃料电池上的导热介质上。

[0014] 优选的，所述散热装置为空冷装置或水冷装置。

[0015] 优选的，所述散热装置为散热扇。

[0016] 优选的，所述半导体制冷片为单片或多片拼接而成。

[0017] 优选的，所述半导体制冷片为一层结构或多层结构叠加而成。

[0018] 优选的，所述导热介质为散热翅片或导热管。

[0019] 优选的，所述导热介质与半导体制冷片之间紧密接触并涂有导热硅脂。

[0020] 本发明的优点在于：

[0021] (1)本发明中燃料电池工作时，半导体制冷片的热端通过导热介质给因释放氢气而温度降低的合金储氢设备加热保温，而冷端则通过导热介质给燃料电池散热降温，从而使合金储氢设备和燃料电池保持在合适的温度区间以达到最佳的工作效率；当合金储氢设备加注氢气时，半导体制冷片通过改变电流方向，将冷热端互换，冷端通过导热介质给因加注氢气而发热的合金储氢设备降温，以提高氢气加注速率，热端则采取降温措施以降低其温度；

[0022] (2)半导体制冷片的冷、热端温度根据氢燃料电池和合金储氢设备的反馈温度进行调节；反馈温度由所述温度传感器采集并反馈给所述控制器，控制器通过调节电流强弱实现对所述半导体制冷片的冷、热端温度控制。

附图说明

[0023] 图1是本发明实施例一中控制合金储氢设备氢气释放效率的装置的结构示意图；

[0024] 图2是本发明实施例二中控制合金储氢设备氢气释放效率的装置的结构示意图。

[0025] 图中标号：燃料电池1、半导体制冷片2、合金储氢设备3、导热介质4，两个温度传感器5、控制器6、散热装置7。

具体实施方式

[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 实施例一：

[0028] 如图1所示，一种控制合金储氢设备氢气释放效率的装置，包括燃料电池1、半导体制冷片2、合金储氢设备3、导热介质4，两个温度传感器5、控制器6；所述合金储氢设备3通过管道连接燃料电池1，合金储氢设备3为燃料电池提供氢气，燃料电池1底部设有出水口，所述半导体制冷片2的冷端与热端分别通过导热介质4与燃料电池1和合金储氢设备3连接，导热介质4主要安装在燃料电池1与合金储氢设备3的外表面，所述导热介质4与半导体制冷片4之间紧密接触并涂有导热硅脂，其中一个温度传感器5设置在燃料电池1，并连接控制器6，另一个温度传感器5设置在合金储氢设备3上，并连接控制器6。

[0029] 本实施例中，所述半导体制冷片2为单片或多片拼接而成。同时，所述半导体制冷片2也可以为一层结构或多层结构叠加而成。

[0030] 本实施例中，所述导热介质4为散热翅片或导热管。

[0031] 本实施例中的半导体制冷片2，其又称热电制冷器(TEC)，是利用碲化铋化合物固溶体制作的半导体器件，其基本结构由P型半导体、金属连接片和N型半导体组成，三者通过一定顺序连接构成一组热电偶，一系列热电偶之间经过串联并用陶瓷材料进行封装成片，即可制作成半导体制冷片。

[0032] 在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。

[0033] 制冷片在技术应用上具有以下的优点和特点：

[0034] (1)不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易；

[0035] (2)半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

[0036] 本发明中，当燃料电池1系统开始工作时，燃料电池1因进行电化学反应温度升高，合金储氢设备3则因释放氢气温度开始降低，上述温度变化被两个温度传感器5采集并反馈给控制器6，控制器6收到信号后开启半导体制冷片2，半导体制冷片2开始工作。半导体制冷片2的热端通过导热介质4给因释放氢气而温度降低的合金储氢设备3加热保温，而冷端则通过导热介质4给氢燃料电池1散热降温，温度的变化通过温度传感器5实时反馈给控制器6，控制器则6通过调节电流强弱来控制制半导体制冷片2的温度，从而使合金储氢设备3和燃料电池1保持在合适的温度区间以达到最佳的工作效率。当合金储氢设备3加注氢气时，半导体制冷片2通过改变通电电流方向，将冷热端互换，冷端通过导热介质4给因加注氢气而发热的合金储氢设备1降温，以提高氢气加注速率，热端则可以由翅片型的导热介质进行散热。

[0037] 实施例二：

[0038] 如图2所示，在实施例一的基础上，在安装在燃料电池1表面的导热介质的上下端增加了散热装置7。

[0039] 该散热装置7为空冷装置或水冷装置。

[0040] 本实施例中，所述散热装置7为散热扇。

[0041] 当合金储氢设备3加注氢气时，半导体制冷片2通过改变通电电流方向，将冷热端互换，冷端通过导热介质4给因加注氢气而发热的合金储氢设备1降温，以提高氢气加注速率，热端开启散热风扇以降低其温度。

[0042] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。