氢燃料电池发电装置及氢燃料电池换热器
阅读：381发布：2020-05-08
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1.一种氢燃料电池换热器，其特征在于，所述氢燃料电池换热器包括：换热容器、第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、主控电路；
所述第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路的主体设置于换热容器内，温度传感器设置于换热容器外，感应外界环境温度；
所述换热容器的一端设有换热介质入口，所述换热容器的另一端设有换热介质出口；
换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀；
所述第一换热管路设有第一换热管路入口、第一换热管路低温出口；第二换热管路设有第二换热管路入口、第二换热管路高温出口；
所述第一换热管路入口、第二换热管路入口分别与制氢装置的高纯氢提纯装置连接，第一换热管路低温出口、第二换热管路高温出口分别连接氢燃料电池电堆；
所述第一换热管路入口设置于换热容器的第一端，所述第一换热管路低温出口设置于换热容器的第二端；所述第一换热管路内设有第一电磁阀；
所述第二换热管路位于换热容器内的管路长度小于第一换热管路位于换热容器内的管路长度的一半；所述第二换热管路内设有第二电磁阀；
所述第三换热管路设有第三换热管路入口、第三换热管路出口，第三换热管路内设有第三电磁阀；
所述主控电路分别连接温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述主控电路接收温度传感器感应的数据，并向第一电磁阀、第二电磁阀发送控制其工作的命令。
2.一种氢燃料电池换热器，其特征在于，所述氢燃料电池换热器包括：换热容器、第一换热管路、第二换热管路、第一阀体、第二阀体；所述第一换热管路、第二换热管路的主体设置于换热容器内；
所述换热容器分别设有换热介质入口、换热介质出口；
所述第一换热管路设有第一换热管路入口、第一换热管路低温出口，所述第一换热管路内设有第一阀体；第二换热管路设有第二换热管路入口、第二换热管路高温出口，所述第二换热管路内设有第二阀体；
所述第二换热管路能与换热容器内介质接触的面积小于第一换热管路能与换热容器内介质接触的面积；或者/并且，第二换热管路材质的换热效率小于第一换热管路材质的换热效率。
3.根据权利要求2所述的氢燃料电池换热器，其特征在于：
所述氢燃料电池换热器还包括第三换热管路，所述第三换热管路的主体设置于换热容器内。
4.根据权利要求2所述的氢燃料电池换热器，其特征在于：
所述第一换热管路入口、第二换热管路入口分别与制氢装置中的高纯氢提纯装置连接，第一换热管路低温出口、第一换热管路高温出口分别连接氢燃料电池电堆。
5.根据权利要求3所述的氢燃料电池换热器，其特征在于：
所述第一阀体为第一电磁阀，所述第二阀体为第二电磁阀，所述氢燃料电池换热器还包括主控电路、温度信息获取单元；
所述氢燃料电池换热器还包括第三电磁阀、第四电磁阀，第三换热管路入口或第三换热管路出口设有第三电磁阀，换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀；
所述主控电路分别连接温度信息获取单元、第一电磁阀、第二电磁阀；主控电路根据温度信息获取单元感应的数据控制第一电磁阀、第二电磁阀的动作；
所述主控电路分别连接温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述主控电路接收温度传感器感应的数据，并向第一电磁阀、第二电磁阀发送控制其工作的命令。
6.根据权利要求2所述的氢燃料电池换热器，其特征在于：
所述第一换热管路高温出口与所述换热介质入口的距离小于换热容器长度的一半。
7.一种氢燃料电池发电装置，其特征在于，包括制氢装置、氢燃料电池、换热器，所述制氢装置连接氢燃料电池，换热器分别连接制氢装置、氢燃料电池；
所述制氢装置包括富氢制备装置、高纯氢提纯装置，富氢制备装置连接高纯氢提纯装置；
所述富氢制备装置包括保温壳体、气化机构、重整室、燃烧室，气化机构、重整室、燃烧室设置于所述保温壳体内；气化机构、重整室、燃烧室、高纯氢提纯装置内分别设有温度传感器，各温度传感器分别连接一主控装置；
所述富氢制备装置设有连接原料存储容器的原料输送管路，将甲醇水原料通过原料输送管路输送至气化机构气化；
所述气化机构包括气化管路，重整室通过一中空筒体实现，中空部分作为燃烧室，中空筒体包括筒体外壁、筒体内壁，筒体外壁与筒体内壁之间设有催化剂，筒体外壁与筒体内壁之间作为重整室；
所述气化管路缠绕于筒体内壁内或/和缠绕于筒体外壁外或/和设置于筒体外壁与筒体内壁之间；所述高纯氢提纯装置的主体设置于中空筒体内，借助中空筒体的中空部分在燃烧室燃烧实现加热；
所述气化管路包括气化管路入口、气化管路出口，所述重整室包括重整室入口、重整室出口，所述高纯氢提纯装置设有富氢入口、高纯氢出口、余气出口；
所述气化管路入口连接原料输送管路，所述气化管路出口连接重整室入口，重整室出口连接富氢入口；所述高纯氢出口连接氢燃料电池，所述余气出口接入燃烧室燃烧；所述燃烧室设有第一含氧气体入口、尾气排放口；
所述富氢制备装置包括启动装置，启动装置连接原料输送管路，原料输送管路分别通过管路连接启动装置及气化管路；原料输送管路与启动装置之间设有电磁阀，原料输送管路与气化管路之间设有电磁阀；
所述启动装置将甲醇水液体原料输送至燃烧室底部的点火机构点火燃烧，点火机构通过蓄电装置供电；
所述氢燃料电池包括氢燃料电池本体、DC-DC电路，氢燃料电池本体设有氢气入口、第二含氧气体入口，氢气入口连接所述高纯氢出口；所述氢燃料电池本体利用接收的氢气及含氧气体发生电化学反应发出直流电；所述氢燃料电池本体连接所述DC-DC电路，DC-DC电路将氢燃料电池本体发出的直流电进行电压转换；
所述换热器包括：换热容器、第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、控制电路；
所述第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路的主体设置于换热容器内，温度传感器设置于换热容器外，感应外界环境温度；
所述换热容器的一端设有换热介质入口，所述换热容器的另一端设有换热介质出口；
换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀；所述换热容器作为原料输送管路的一部分，换热介质为甲醇水原料，甲醇水原料在换热容器内换热升温；
所述第一换热管路设有第一换热管路入口、第一换热管路低温出口；第二换热管路设有第二换热管路入口、第二换热管路高温出口；
所述第一换热管路入口、第二换热管路入口分别与高纯氢提纯装置连接，接收从高纯氢提纯装置输出的高纯氢气，第一换热管路低温出口、第二换热管路高温出口分别连接氢燃料电池电堆，将经过换热的高纯氢气输送至氢燃料电池电堆；
所述第一换热管路入口设置于换热容器的第一端，所述第一换热管路低温出口设置于换热容器的第二端；所述第一换热管路内设有第一电磁阀；
所述第二换热管路位于换热容器内的管路长度小于第一换热管路位于换热容器内的管路长度的一半；所述第二换热管路内设有第二电磁阀；
所述第三换热管路设有第三换热管路入口、第三换热管路出口，第三换热管路内设有第三电磁阀；第三换热管路入口连接富氢制备装置的尾气排放口，接收富氢制备装置释放的高温尾气经过换热器换热降温的同时提升甲醇水原料的温度；
所述控制电路分别连接温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述控制电路接收温度传感器感应的数据，并向第一电磁阀、第二电磁阀发送控制其工作的命令。
8.一种氢燃料电池发电装置，其特征在于，包括制氢装置、氢燃料电池、权利要求1至6之一所述的氢燃料电池换热器，所述制氢装置连接氢燃料电池，氢燃料电池换热器分别连接制氢装置、氢燃料电池。
9.根据权利要求8所述的氢燃料电池发电装置，其特征在于：
所述制氢装置包括富氢制备装置、高纯氢提纯装置，富氢制备装置连接高纯氢提纯装置；
所述富氢制备装置包括保温壳体、气化机构、重整室、燃烧室，气化机构、重整室、燃烧室设置于所述保温壳体内；气化机构、重整室、燃烧室、高纯氢提纯装置内分别设有温度传感器，各温度传感器分别连接一主控装置；
所述富氢制备装置设有连接原料存储容器的原料输送管路，将甲醇水原料通过原料输送管路输送至气化机构气化；
所述气化机构包括气化管路，重整室通过一中空筒体实现，中空部分作为燃烧室，中空筒体包括筒体外壁、筒体内壁，筒体外壁与筒体内壁之间设有催化剂，筒体外壁与筒体内壁之间作为重整室；
所述气化管路缠绕于筒体内壁内或/和缠绕于筒体外壁外或/和设置于筒体外壁与筒体内壁之间；所述高纯氢提纯装置的主体设置于中空筒体内，借助中空筒体的中空部分在燃烧室燃烧实现加热；
所述气化管路包括气化管路入口、气化管路出口，所述重整室包括重整室入口、重整室出口，所述高纯氢提纯装置设有富氢入口、高纯氢出口、余气出口；
所述气化管路入口连接原料输送管路，所述气化管路出口连接重整室入口，重整室出口连接富氢入口；所述高纯氢出口连接氢燃料电池，所述余气出口接入燃烧室燃烧；所述燃烧室设有第一含氧气体入口、尾气排放口；
所述富氢制备装置包括启动装置，启动装置连接原料输送管路，原料输送管路分别通过管路连接启动装置及气化管路；原料输送管路与启动装置之间设有电磁阀，原料输送管路与气化管路之间设有电磁阀；
所述启动装置将甲醇水液体原料输送至燃烧室底部的点火机构点火燃烧，点火机构通过蓄电装置供电。
10.根据权利要求9所述的氢燃料电池发电装置，其特征在于：
所述氢燃料电池包括氢燃料电池本体、DC-DC电路，氢燃料电池本体设有氢气入口、第二含氧气体入口，氢气入口连接所述高纯氢出口；所述氢燃料电池本体利用接收的氢气及含氧气体发生电化学反应发出直流电；所述氢燃料电池本体连接所述DC-DC电路，DC-DC电路将氢燃料电池本体发出的直流电进行电压转换。
氢燃料电池发电装置及氢燃料电池换热器
技术领域
[0001] 本实用新型属于氢燃料电池技术领域，涉及一种氢燃料电池发电装置，尤其涉及一种氢燃料电池换热器。
背景技术
[0002] 随着各国政府和人民对能源可持续发展的逐步重视，近几年来，清洁能源收到了着重关注，氢能源便是其中之一。
[0003] 对氢能源的利用，目前发展还不太成熟，市场化的产品主要有丰田的Mirai氢燃料电池车；氢燃料电池车目前的供氢方式是通过氢罐的方式提供氢气。其缺陷是成本高，氢气从出厂，到压缩至大型氢气罐，到运输到加氢站，到解压输送至用户氢气罐，到在用户氢气罐增压，使得这种氢气供应方式需要较高的成本。此外，加氢站的建设成本也十分昂贵。
[0004] 据相关报道，国内正在运行的加氢站仅有不足10座，分布在北京、上海、广东、江苏等地。数据显示，目前，建成一座加氢能力大于200公斤的加氢站需要1000多万元，如此高昂的建设成本显然是加氢站快速发展的最大障碍。要想实现加氢站大规模建设，加快产业布局，大幅度降低成本是当务之急。因成本高，加氢站建设的相关技术还有待进一步研发，否则难以促进市场化大规模推广。
[0005] 日本是全球最早实现氢燃料电池汽车推广的国家，但其也面临加氢站建设方面的问题。本田首席研究员守谷隆史日前表示，在日本有91座已经在运行的加氢站，还有9座正在建设的加氢站，但还远远不够。
[0006] 除了建设成本高昂，加氢站建设还有不少难题，如在技术上存在一定争议，全球范围内也没有统一的标准。我国在质子交换膜组、储氢罐等核心设备的技术储备上还比较薄弱，尚有许多技术难点需要攻关，尤其是在加氢站建设过程中的氢气压缩机、加氢站不锈钢材料、加氢站温度等问题上还存在一定争议。北京海德利森科技有限公司副总经理、产品总监韩武林就认为，建设加氢站首先要明确加氢站的加氢能力，其次在加氢站设计中，氢气增压机和储罐的匹配、选择、优化最为重要。
[0007] 比成本高、技术待提升、标准建设滞后更值得关注的是氢气的储运安全问题。目前，这方面还处于试验验证阶段，而安全问题能否彻底解决是决定包括加氢站建设在内的氢燃料电池汽车发展的关键。
[0008] 此外，氢燃料电池通常比较适宜的发电温度在-5℃～20℃，在冬季使用时，由于气温较低，氢气在从制氢装置输送至氢燃料电池的过程中温度降低，在一定情况下无法达到最佳的工作温度，导致氢燃料电池无法正常工作。
[0009] 有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的氢燃料电池发电装置，以便克服现有氢燃料电池发电装置存在的上述缺陷。实用新型内容
[0010] 本实用新型提供一种氢燃料电池发电装置及氢燃料电池换热器，可提高氢燃料电池的工作稳定性。
[0011] 为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0013] 所述第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路的主体设置于换热容器内，温度传感器设置于换热容器外，感应外界环境温度；
[0014] 所述换热容器的一端设有换热介质入口，所述换热容器的另一端设有换热介质出口；换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀；
[0015] 所述第一换热管路设有第一换热管路入口、第一换热管路低温出口；第二换热管路设有第二换热管路入口、第二换热管路高温出口；
[0016] 所述第一换热管路入口、第二换热管路入口分别与制氢装置的高纯氢提纯装置连接，第一换热管路低温出口、第二换热管路高温出口分别连接氢燃料电池电堆；
[0017] 所述第一换热管路入口设置于换热容器的第一端，所述第一换热管路低温出口设置于换热容器的第二端；所述第一换热管路内设有第一电磁阀；
[0018] 所述第二换热管路位于换热容器内的管路长度小于第一换热管路位于换热容器内的管路长度的一半；所述第二换热管路内设有第二电磁阀；
[0019] 所述第三换热管路设有第三换热管路入口、第三换热管路出口，第三换热管路内设有第三电磁阀；
[0020] 所述主控电路分别连接温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述主控电路接收温度传感器感应的数据，并向第一电磁阀、第二电磁阀发送控制其工作的命令。
[0021] 一种氢燃料电池换热器，所述氢燃料电池换热器包括：换热容器、第一换热管路、第二换热管路、第一阀体、第二阀体；
[0022] 所述第一换热管路、第二换热管路的主体设置于换热容器内，温度信息获取单元用以获取外界环境温度；
[0023] 所述换热容器分别设有换热介质入口、换热介质出口；
[0024] 所述第一换热管路设有第一换热管路入口、第一换热管路低温出口，所述第一换热管路内设有第一阀体；第二换热管路设有第二换热管路入口、第二换热管路高温出口，所述第二换热管路内设有第二阀体；
[0025] 所述第二换热管路能与换热容器内介质接触的面积小于第一换热管路能与换热容器内介质接触的面积；或者/并且，第二换热管路材质的换热效率小于第一换热管路材质的换热效率。
[0026] 作为本实用新型的一种实施方式，所述氢燃料电池换热器还包括第三换热管路，所述第三换热管路的主体设置于换热容器内。
[0027] 作为本实用新型的一种实施方式，第一换热管路入口、第二换热管路入口分别与制氢装置中的高纯氢提纯装置连接，第一换热管路低温出口、第一换热管路高温出口分别连接氢燃料电池电堆。
[0028] 作为本实用新型的一种实施方式，所述第一阀体为第一电磁阀，所述第二阀体为第二电磁阀，所述氢燃料电池换热器还包括主控电路、温度信息获取单元；
[0029] 所述氢燃料电池换热器还包括第三电磁阀、第四电磁阀，第三换热管路入口或第三换热管路出口设有第三电磁阀，换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀；
[0030] 所述主控电路分别连接温度信息获取单元、第一电磁阀、第二电磁阀；主控电路根据温度信息获取单元感应的数据控制第一电磁阀、第二电磁阀的动作；
[0031] 所述主控电路分别连接第三电磁阀、第四电磁阀；主控电路根据换热器是否需要处于工作状态控制第三电磁阀、第四电磁阀的动作。
[0032] 作为本实用新型的一种实施方式，所述第一换热管路高温出口与所述换热介质入口的距离小于换热容器长度的一半。
[0033] 一种氢燃料电池发电装置，包括制氢装置、氢燃料电池、换热器，所述制氢装置连接氢燃料电池，换热器分别连接制氢装置、氢燃料电池；
[0034] 所述制氢装置包括富氢制备装置、高纯氢提纯装置，富氢制备装置连接高纯氢提纯装置；
[0035] 所述富氢制备装置包括保温壳体、气化机构、重整室、燃烧室，气化机构、重整室、燃烧室设置于所述保温壳体内；气化机构、重整室、燃烧室、高纯氢提纯装置内分别设有温度传感器，各温度传感器分别连接一主控装置；
[0036] 所述富氢制备装置设有连接原料存储容器的原料输送管路，将甲醇水原料通过原料输送管路输送至气化机构气化；
[0037] 所述气化机构包括气化管路，重整室通过一中空筒体实现，中空部分作为燃烧室，中空筒体包括筒体外壁、筒体内壁，筒体外壁与筒体内壁之间设有催化剂，筒体外壁与筒体内壁之间作为重整室；
[0038] 所述气化管路缠绕于筒体内壁内或/和缠绕于筒体外壁外或/和设置于筒体外壁与筒体内壁之间；所述高纯氢提纯装置的主体设置于中空筒体内，借助中空筒体的中空部分在燃烧室燃烧实现加热；
[0039] 所述气化管路包括气化管路入口、气化管路出口，所述重整室包括重整室入口、重整室出口，所述高纯氢提纯装置设有富氢入口、高纯氢出口、余气出口；
[0040] 所述气化管路入口连接原料输送管路，所述气化管路出口连接重整室入口，重整室出口连接富氢入口；所述高纯氢出口连接氢燃料电池，所述余气出口接入燃烧室燃烧；所述燃烧室设有第一含氧气体入口、尾气排放口；
[0041] 所述富氢制备装置包括启动装置，启动装置连接原料输送管路，原料输送管路分别通过管路连接启动装置及气化管路；原料输送管路与启动装置之间设有电磁阀，原料输送管路与气化管路之间设有电磁阀；
[0042] 所述启动装置将甲醇水液体原料输送至燃烧室底部的点火机构点火燃烧，点火机构通过蓄电装置供电；
[0043] 所述氢燃料电池包括氢燃料电池本体、DC-DC电路，氢燃料电池本体设有氢气入口、第二含氧气体入口，氢气入口连接所述高纯氢出口；所述氢燃料电池本体利用接收的氢气及含氧气体发生电化学反应发出直流电；所述氢燃料电池本体连接所述DC-DC电路，DC-DC电路将氢燃料电池本体发出的直流电进行电压转换；
[0044] 所述换热器包括：换热容器、第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、控制电路；
[0045] 所述第一换热管路、第二换热管路、第三换热管路的主体设置于换热容器内，温度传感器设置于换热容器外，感应外界环境温度；
[0046] 所述换热容器的一端设有换热介质入口，所述换热容器的另一端设有换热介质出口；换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀；所述换热容器作为原料输送管路的一部分，换热介质为甲醇水原料，甲醇水原料在换热容器内换热升温；
[0047] 所述第一换热管路设有第一换热管路入口、第一换热管路低温出口；第二换热管路设有第二换热管路入口、第二换热管路高温出口；
[0048] 所述第一换热管路入口、第二换热管路入口分别与高纯氢提纯装置连接，接收从高纯氢提纯装置输出的高纯氢气，第一换热管路低温出口、第二换热管路高温出口分别连接氢燃料电池电堆，将经过换热的高纯氢气输送至氢燃料电池电堆；
[0049] 所述第一换热管路入口设置于换热容器的第一端，所述第一换热管路低温出口设置于换热容器的第二端；所述第一换热管路内设有第一电磁阀；
[0050] 所述第二换热管路位于换热容器内的管路长度小于第一换热管路位于换热容器内的管路长度的一半；所述第二换热管路内设有第二电磁阀；
[0051] 所述第三换热管路设有第三换热管路入口、第三换热管路出口，第三换热管路内设有第三电磁阀；第三换热管路入口连接富氢制备装置的尾气排放口，接收富氢制备装置释放的高温尾气经过换热器换热降温的同时提升甲醇水原料的温度；
[0052] 所述控制电路分别连接温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述主控电路接收温度传感器感应的数据，并向第一电磁阀、第二电磁阀发送控制其工作的命令。
[0053] 一种氢燃料电池发电装置，包括制氢装置、氢燃料电池、上述的氢燃料电池换热器，所述制氢装置连接氢燃料电池，氢燃料电池换热器分别连接制氢装置、氢燃料电池。
[0054] 作为本实用新型的一种实施方式，所述制氢装置包括富氢制备装置、高纯氢提纯装置，富氢制备装置连接高纯氢提纯装置；
[0055] 所述富氢制备装置包括保温壳体、气化机构、重整室、燃烧室，气化机构、重整室、燃烧室设置于所述保温壳体内；气化机构、重整室、燃烧室、高纯氢提纯装置内分别设有温度传感器，各温度传感器分别连接一主控装置；
[0056] 所述富氢制备装置设有连接原料存储容器的原料输送管路，将甲醇水原料通过原料输送管路输送至气化机构气化；
[0057] 所述气化机构包括气化管路，重整室通过一中空筒体实现，中空部分作为燃烧室，中空筒体包括筒体外壁、筒体内壁，筒体外壁与筒体内壁之间设有催化剂，筒体外壁与筒体内壁之间作为重整室；
[0058] 所述气化管路缠绕于筒体内壁内或/和缠绕于筒体外壁外或/和设置于筒体外壁与筒体内壁之间；所述高纯氢提纯装置的主体设置于中空筒体内，借助中空筒体的中空部分在燃烧室燃烧实现加热；
[0059] 所述气化管路包括气化管路入口、气化管路出口，所述重整室包括重整室入口、重整室出口，所述高纯氢提纯装置设有富氢入口、高纯氢出口、余气出口；
[0060] 所述气化管路入口连接原料输送管路，所述气化管路出口连接重整室入口，重整室出口连接富氢入口；所述高纯氢出口连接氢燃料电池，所述余气出口接入燃烧室燃烧；所述燃烧室设有第一含氧气体入口、尾气排放口；
[0061] 所述富氢制备装置包括启动装置，启动装置连接原料输送管路，原料输送管路分别通过管路连接启动装置及气化管路；原料输送管路与启动装置之间设有电磁阀，原料输送管路与气化管路之间设有电磁阀；
[0062] 所述启动装置将甲醇水液体原料输送至燃烧室底部的点火机构点火燃烧，点火机构通过蓄电装置供电。
[0063] 作为本实用新型的一种实施方式，所述氢燃料电池包括氢燃料电池本体、DC-DC电路，氢燃料电池本体设有氢气入口、第二含氧气体入口，氢气入口连接所述高纯氢出口；所述氢燃料电池本体利用接收的氢气及含氧气体发生电化学反应发出直流电；所述氢燃料电池本体连接所述DC-DC电路，DC-DC电路将氢燃料电池本体发出的直流电进行电压转换。
[0065] 图1为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的结构示意图。
[0066] 图2为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的内部结构示意图。
[0067] 图3为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的电控部分组成示意图。
[0068] 图4为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置的组成示意图。
[0069] 图5为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置的结构示意图。
[0070] 图6为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置主要装置的连接示意图。
[0071] 图7为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中制氢部分的结构示意图。
[0072] 图8为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中制氢部分的剖视图。
[0073] 图9为图7中A区域的放大示意图。
[0074] 图10为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中储电装置充放电控制电路的电路示意图。
[0075] 图11为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中第一DC-DC变换电路的电路示意图。
[0076] 图12为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中第二DC-DC变换电路的电路示意图。
[0077] 图13为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中第三DC-DC变换电路的电路示意图。
[0078] 图14为本实用新型一实施例中重整室压力监测电路的电路示意图。
[0079] 图15为本实用新型一实施例中特定点温度传感匹配电路的电路示意图。
[0080] 图16为本实用新型一实施例中主控电路的电路示意图。
[0081] 图17为本实用新型一实施例中电磁阀控制电路的电路示意图。
[0082] 图18为本实用新型一实施例中泵体控制电路的电路示意图。
具体实施方式
[0083] 下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
[0085] 该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。
[0086] 本实用新型揭示一种氢燃料电池换热器，图1为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的结构示意图，图2为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的内部结构示意图；请参阅图1、图2，在本实用新型的一实施例中，所述氢燃料电池换热器8包括：换热容器80、第一换热管路81、第二换热管路82、第一阀体(图未示，设置于第一换热管路81中)、第二阀体(图未示，设置于第二换热管路82中)。当然，在某些实施例中，第一阀体、第二阀体可以为一个阀体(如球形阀)，通过一个阀体就可以切换第一换热管路81、第二换热管路82的流通和断开。在某些实施例中，第一阀体、第二阀体可以分开设计。所述第一换热管路81、第二换热管路82的主体设置于换热容器80内。
[0087] 在本实用新型的一实施例中，所述换热容器80的一端设有换热介质入口801，所述换热容器80的另一端设有换热介质出口802。
[0088] 在本实用新型的一实施例中，所述第一换热管路81设有第一换热管路入口811、第一换热管路低温出口812，所述第一换热管路81内设有第一阀体；第二换热管路82设有第二换热管路入口821、第二换热管路高温出口822，所述第二换热管路82内设有第二阀体。
[0089] 在本实用新型的一实施例中，第一换热管路入口811、第二换热管路入口821靠近换热介质入口801设置，第一换热管路低温出口812、第二换热管路高温出口822靠近换热介质出口802设置；第一换热管路入口811、第二换热管路入口821、换热介质入口801设置于换热容器80的一端，第一换热管路低温出口812、第二换热管路高温出口822、换热介质出口802设置于换热容器80的另一端。
[0090] 在本实用新型的一些实施例中，第一换热管路81、第二换热管路82可以有一部分是共用的管路，如图2所示，第一换热管路81、第二换热管路82的前一部分管路813是共用的，通过第一阀体、第二阀体对流出的氢气进行切换。在本实用新型的另一些实施例中，第一换热管路81、第二换热管路82可以不设置共用的管路，整体分开设计。
[0091] 所述第二换热管路82能与换热容器80内介质接触的面积小于第一换热管路81能与换热容器80内介质接触的面积；或者/并且，第二换热管路材质的换热效率小于第一换热管路材质的换热效率。本实用新型的目的是在同一工况下，经过第一换热管路81换热后的氢气温度低于经过第二换热管路82换热后的氢气温度，使得在设定温度下制氢设备输送至氢燃料电池的氢气使用第一换热管路81进行换热，在其他条件下使用第二换热管路82进行换热。
[0092] 在本实用新型的一些实施例中，通过缩短第二换热管路的有效长度(大致指螺旋形管路拉直后的长度)实现该目的；在本实用新型的一些实施例中，也可以通过为第二换热管路提供换热效率较低的材质实现上述目的，或者两种方式兼而有之。
[0093] 在本实用新型的一实施例中，所述第一换热管路高温出口822与所述换热介质入口801的距离小于换热容器80长度的一半。
[0094] 在本实用新型的一些实施例中，所述第一换热管路入口811、第二换热管路入口821分别与制氢装置中的高纯氢提纯装置连接；第一换热管路低温出口812、第一换热管路高温出口822分别连接氢燃料电池电堆。如图1所示，在本实用新型的一实施例中，第一换热管路入口811、第二换热管路入口821为同一入口，且第一换热管路81、第二换热管路82的前一部分管路813是共用的。经过本实用新型的改进，由于第二换热管路82换热时间短，输出的氢气温度较高，使得在冬季或其他气温比较低的情况下，进入氢燃料电池的氢气温度能满足氢燃料电池工作需要。
[0095] 在本实用新型的一些实施例中，所述第一阀体为第一电磁阀，所述第二阀体为第二电磁阀，所述氢燃料电池换热器还包括主控电路、温度信息获取单元；温度信息获取单元用以获取外界环境温度。所述主控电路分别连接温度信息获取单元、第一电磁阀、第二电磁阀；所述主控电路接收温度传感器感应的数据，并向第一电磁阀、第二电磁阀发送控制其工作的命令。
[0096] 在本实用新型的一实施例中，在温度传感器感应到外界温度在-5～20℃，主控电路控制第二电磁阀打开、第一电磁阀关闭，经过短时间换热的高温氢气通过第二换热管路高温出口流出，进入燃料电池电堆。在温度传感器感应到外界温度大于20℃，主控电路控制第一电磁阀打开、第二电磁阀关闭，经过长时间换热的低温氢气通过第一换热管路低温出口流出，进入燃料电池电堆。
[0097] 在本实用新型的一实施例中，所述氢燃料电池换热器8还包括第三换热管路83，所述第三换热管路83的主体设置于换热容器80内。第三换热管路83分别包括第三换热管路入口831、第三换热管路出口832；第三换热管路入口831靠近，第三换热管路出口832靠近。
[0098] 在本实用新型的一实施例中，所述氢燃料电池换热器还包括第三电磁阀、第四电磁阀，第三换热管路入口或第三换热管路出口设有第三电磁阀，换热介质入口或换热介质出口设有第四电磁阀。所述主控电路分别连接第三电磁阀、第四电磁阀；主控电路根据换热器是否需要处于工作状态控制第三电磁阀、第四电磁阀的动作。在制氢发电设备工作时，第三电磁阀、第四电磁阀需要打开。
[0099] 图16为本实用新型一实施例中主控电路的电路示意图；请参阅图16，在本实用新型的一实施例中，主控制电路包括第二芯片U2，第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4、第五按键S5、第六按键S6、第七按键S7，第一晶振Y1，第四芯片U4，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9，第五电容C5、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12；其中第二芯片U2为单片机，第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4、第五按键S5、第六按键S6均为功能按键，第七按键S7为复位按键，第四芯片U4为显示屏；其中第一按键S1接在第二芯片U2的第一引脚和地之间，第一电阻R1接在电源+5V和第二芯片U2的第一引脚之间，第二按键S2接在第二芯片U2的第二引脚和地之间，第二电阻R2接在电源+5V和第二芯片U2的第二引脚之间，第三按键S3接在第二芯片U2的第三引脚和地之间，第三电阻R3接在第二芯片U2的第三引脚和电源+5V之间，第四按键S4接在第二芯片U2的第四引脚和地之间，第四电阻R4接在第二芯片U2的第四引脚和电源+5V之间，第五按键S5接在第二芯片U2的第五引脚和地之间，第五电阻R5接在第二芯片U2的第五引脚和电源+5V之间，第六按键S6接在第二芯片U2的第六引脚和地之间，第六电阻R6接在第二芯片U2的第六引脚和电源+5V之间，第七按键S7和第九电阻R9串联接在电源+5V和第二芯片U2的第九引脚之间，第十电容C10接在电源+5V和第二芯片U2的第九引脚之间，第十电阻R10接在第二芯片U2的第九引脚和地之间，第一晶振Y1接在第二芯片U2的第十八引脚和第十九引脚之间，第十一电容C11接在第一晶振Y1的第二引脚和地之间，第十二电容C12接在第一晶振Y1的第一引脚和地之间，第二芯片U2的第二十引脚接地，第二芯片U2的第四十引脚和第三十一引脚均接电源+5V，第五电容C5接在第二芯片U2的第四十引脚和地之间，第二芯片U2的第二十八引脚、第二十七引脚、第二十六引脚、第二十五引脚、第二十四引脚、第二十三引脚、第二十二引脚、第二十一引脚分别依次接第四芯片U4的第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚，第二芯片U2的第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚分别依次接第四芯片U4的第四引脚、第五引脚、第六引脚，第四芯片U4的第一引脚接地，第二引脚电源+5V，第七电阻R7接在第四芯片U4的第三引脚和电源+5V之间，第八电阻R8接在第四芯片U4的第三引脚和地之间。
[0100] 所述主控电路还包括电磁阀控制电路，图17为本实用新型一实施例中电磁阀控制电路的电路示意图；请参阅图17，在本实用新型的一实施例中，电磁阀控制电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9，第一三极管Q1，第二场效应管Q2，第二发光二极管D2，第三二极管D3，第一稳压二极管DZ1，第一接插件J1。其中，第五电阻R5的第一端连接主控芯片，第五电阻R5的第二端连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的发射极连接电源，第一三极管Q1的集电极连接第六电阻R6的第一端、第一稳压二极管DZ1的负极、第七电阻R7的第一端；第六电阻R6的第二端连接第二发光二极管D2的正极，第二发光二极管D2的负极连接第一稳压二极管DZ1的正极并接地；第七电阻R7的第二端连接第二场效应管Q2的栅极，第二场效应管Q2的源极接地，第二场效应管Q2的漏极连接第八电阻R8的第二端、第三二极管D3的正极、第一接插件J1的第二脚，第八电阻R8的第一端连接电源，第三二极管D3的负极连接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端连接第八电阻R8的第一端、第一接插件J1的第一脚。
[0101] 图1为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的结构示意图，图2为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的内部结构示意图，图3为本实用新型一实施例中氢燃料电池换热器的电控部分组成示意图；请参阅图1至图3，在本实用新型的一实施例中，所述氢燃料电池换热器包括：换热容器80、第一换热管路81、第二换热管路82、第三换热管路83、温度传感器84、第一电磁阀85、第二电磁阀86、第三电磁阀87、第四电磁阀88、主控电路98。
[0102] 所述第一换热管路81、第二换热管路82、第三换热管路83的主体设置于换热容器80内，温度传感器84设置于换热容器80外，感应外界环境温度。
[0103] 所述换热容器80的一端设有换热介质入口801，所述换热容器80的另一端设有换热介质出口802；换热介质入口801或换热介质出口802设有第四电磁阀88。
[0104] 所述第一换热管路81设有第一换热管路入口811、第一换热管路低温出口812；第二换热管路82设有第二换热管路入口821、第二换热管路高温出口822。
[0105] 所述第一换热管路入口811、第二换热管路入口821分别与制氢装置的高纯氢提纯装置连接，第一换热管路低温出口812、第二换热管路高温出口822分别连接氢燃料电池电堆。
[0106] 所述第一换热管路入口811设置于换热容器80的第一端(设置换热介质入口801的一端)，所述第一换热管路低温出口812设置于换热容器80的第二端(设置换热介质出口802的一端)；所述第一换热管路811内设有第一电磁阀85。
[0107] 所述第二换热管路82位于换热容器80内的管路长度小于第一换热管路位于换热容器内的管路长度的一半；所述第二换热管路82内设有第二电磁阀86。
[0108] 所述第三换热管路83设有第三换热管路入口831、第三换热管路出口832，第三换热管路83内设有第三电磁阀87。
[0109] 所述主控电路89分别连接温度传感器84、第一电磁阀85、第二电磁阀86、第三电磁阀87、第四电磁阀88。所述主控电路89根据温度传感器84感应的数据控制第一电磁阀85、第二电磁阀86的动作。
[0110] 在温度传感器84感应到外界温度在-5～20℃，主控电路89控制第二电磁阀86打开、第一电磁阀85关闭，经过短时间换热的高温氢气通过第二换热管路高温出口822流出，进入燃料电池电堆。
[0111] 在温度传感器84感应到外界温度大于20℃，主控电路89控制第一电磁阀85打开、第二电磁阀86关闭，经过长时间换热的低温氢气通过第一换热管路低温出口812流出，进入燃料电池电堆。
[0112] 本实用新型还揭示一种氢燃料电池发电装置，在本实用新型的一实施例中，氢燃料电池发电装置包括制氢装置、氢燃料电池、上述的氢燃料电池换热器，所述制氢装置连接氢燃料电池，氢燃料电池换热器分别连接制氢装置、氢燃料电池。
[0113] 图4为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置的组成示意图，图5为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置的结构示意图，图6为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置主要装置的连接示意图；在本实用新型的一实施例中，氢燃料电池发电装置包括壳体6、富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2、换热器8、氢燃料电池3、储电装置4、主控装置5。其中，富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2作为制氢装置。富氢制备装置1连接高纯氢提纯装置2，换热器8分别连接富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2、氢燃料电池3。
[0114] 所述富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2、换热器8、氢燃料电池3、储电装置4、主控装置5设置于壳体6内；所述主控装置5分别连接富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2、氢燃料电池3、储电装置4；富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2、氢燃料电池3、储电装置4依次连接。
[0115] 如图5所示，所述壳体6内可分为若干区域，第一区域通过设置甲醇水原料存储容器7存储制氢原料——摩尔比为1:1的甲醇水混合溶液，第二区域设置富氢制备装置1、高纯氢提纯装置2，第三区域设置氢燃料电池3，第四区域设置储电装置4及主控装置5。
[0116] 各区域之间通过镂空的隔离机构(如隔板，图未示，该结构应该是本领域技术人员的惯用手段，隔板可以是镂空的，也可以不是镂空的，为了需要还可以加设隔热层)隔开，第一区域与第二区域之间连有原料输送管路61，原料输送管路61连接有液体输送泵15；第二区域与第三区域之间连有氢气输送管路62，氢气输送管路62设有电磁阀，该电磁阀连接主控装置5；第四区域与第一区域、第二区域、第三区域之间分别设有电缆。当然，壳体也可以设置其他数量的区域，分别放置各个部分。
[0117] 所述壳体6外部设有控制按键63、显示屏64、用电接口65(可设置于第四区域外部)，所述控制按键、显示屏分别连接主控装置5，控制按键向主控装置5发送控制信号，显示屏用以展示设定信息；所述用电接口连接储电装置4，能将储电装置存储的电能输送给用电终端。
[0118] 【富氢制备装置】
[0119] 图7为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中制氢部分的结构示意图，图8为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中制氢部分的剖视图，图9为图8中A区域的放大示意图；请参阅图7至图9，所述富氢制备装置1包括保温壳体11、气化机构12、重整室13、燃烧室14，气化机构12、重整室13、燃烧室14设置于所述保温壳体11内；气化机构12、重整室13、燃烧室14、高纯氢提纯装置2内分别设有温度传感器，各温度传感器分别连接主控装置5。
[0120] 所述气化机构12包括气化管路120，重整室13通过一中空筒体130实现，中空部分作为燃烧室14，中空筒体130包括筒体外壁131、筒体内壁132，筒体外壁131与筒体内壁132之间设有催化剂，筒体外壁131与筒体内壁132之间作为重整室13。
[0121] 所述气化管路12缠绕于筒体内壁132内或/和缠绕于筒体外壁131外或/和设置于筒体外壁131与筒体内壁132之间；所述高纯氢提纯装置2的主体设置于中空筒体130内，借助中空筒体130的中空部分在燃烧室14燃烧实现加热。所述气化管路120包括气化管路入口121、气化管路出口122，所述重整室13包括重整室入口133、重整室出口134，所述高纯氢提纯装置2设有富氢入口21、高纯氢出口22、余气出口23。所述气化管路入口121连接原料输送管路61，所述气化管路出口122连接重整室入口133，重整室出口134连接富氢入口21；所述高纯氢出口22连接氢燃料电池3，所述余气出口23接入燃烧室14燃烧(可通入燃烧室的下部设定位置，通入后即可被点燃立即燃烧)；所述燃烧室14设有第一含氧气体入口141、尾气排放口142。
[0122] 所述富氢制备装置1包括启动装置16，启动装置16连接原料输送管路61，原料输送管路61分别通过管路连接启动装置16及气化管路120；原料输送管路61与启动装置16之间设有电磁阀，原料输送管路61与气化管路120之间设有电磁阀。所述启动装置16将甲醇水液体原料输送至燃烧室14底部的点火机构161点火燃烧，点火机构161可通过蓄电装置供电。
[0123] 富氢制备装置及高纯氢提纯装置在一些公开文献中能基本实现，如中国授权实用新型专利CN201510476342.5、中国授权实用新型专利CN201410311217.4。为了进一步保证本申请公开充分，本申请也略做介绍。
[0124] 富氢制备装置1及高纯氢提纯装置2可以小型化制备，形成便携式装置(结构可做成高0.5米以内，直径10cm以内的筒体结构)。具体结构可参阅图5至图10。
[0125] 气化机构12的气化管路120可以缠绕在形成重整室13的中空筒体130，具体地，气化管路120的主要部分可以缠绕于筒体内壁131内，也可以缠绕于筒体外壁132外，也可以设置于筒体外壁131与筒体内壁132之间(设置于筒体外壁131与筒体内壁132之间的催化剂内的方式，可以使得气化机构12免于被燃烧室14的火焰燃烧过度，从而容易损坏)。
[0126] 中空筒体130内的中空部分作为燃烧室14，燃烧室14的燃烧气体来源为来自高纯氢提纯装置2的余气出口23排出的余气，由于余气中含有CO及部分氢气残余，通过燃烧余气可供富氢制备装置1及高纯氢提纯装置2所需的热量。当然，如果通过温度传感器感应到燃烧室14内的温度低于设定值，可通过向燃烧室输送部分氢气的方式或向启动装置16通入甲醇水液体原料的方式补充燃烧(通常不需要)。
[0127] 高纯氢提纯装置2由于需要的温度高于重整室13(重整室13内所需温度为350℃～409℃，高纯氢提纯装置2的分离室所需温度为400℃～570℃)，高纯氢提纯装置2的主体设置于中空筒体130内(设置于中空筒体130的上部)，借助中空筒体130的中空部分在燃烧室燃烧实现加热。此时，由于燃烧室14内火焰的焰心在中空筒体130的上部，高纯氢提纯装置2的温度高于重整室13(位于中空筒体130的筒体内壁131与筒体外壁132之间)的温度，从而使得一个燃烧室，便可以满足重整及分离所需的不同温度。
[0130] 重整室压力监测电路包括重整室压力传感器及重整室压力传感匹配电路，重整室压力传感匹配电路与重整室压力传感器连接，用以监测重整室内的压力数据。
[0131] 请参阅图14，重整室压力传感匹配电路包括第二十九电阻R29、第二十八电阻R28、第三十电阻R30、第十九电容C19、第二十电容C20。第二十九电阻R29的第一端连接第四接口电路P4，第四接口电路P4连接重整室压力传感器；第二十九电阻R29的第二端连接第二十八电阻R28的第一端、第三十电阻R30的第一端；第二十八电阻R28的第二端连接第十九电容C19的第一端、第二十电容C20的第一端及主控制电路，第三十电阻R30的第二端、第十九电容C19的第二端、第二十电容C20的第二端接地。
[0132] 特定点温度监测电路包括特定点温度传感器及特定点温度传感匹配电路，特定点温度传感匹配电路与特定点温度传感器连接，用以监测特定点的温度数据。
[0133] 请参阅图15，特定点温度传感匹配电路包括第八芯片U8、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24。第三电源电压连接第二十二电容C22的第一端、第二十三电容C23的第一端、第八芯片U8的第四引脚；第二十二电容C22的第二端、第二十三电容C23的第二端、第八芯片U8的第一引脚及第二引脚接地；第八芯片U8的第二引脚连接第四接口电路P4，第八芯片U8的第三引脚连接第四接口电路P4、第二十四电容C24的第一端，第二十四电容C24的第二端接地；第四接口电路P4连接特定点温度传感器。
[0134] 富氢制备装置1及高纯氢提纯装置2的工作过程为：原料输送泵15将甲醇水液体原料输送至启动装置16点火启动，提升燃烧室14的温度。当重整室13、高纯氢提纯装置2内的温度传感器感应到温度达到设定值，启动装置16对应的电磁阀关闭，同时原料输送泵将甲醇水液体原料输送至气化室气化，经过气化后的甲醇水蒸气被输送至重整室13重整，制得富氢(氢气的含量大致为70％)；富氢气体经过输送管路进入高纯氢提纯装置2，从而制得纯度为99.9999％的高纯氢。高纯氢可以输送至氢燃料电池3发出稳定的直流电。
[0135] 有关本申请中富氢制备装置1及高纯氢提纯装置2是否能够实现小巧、是否能输出稳定的氢气、氢气纯度、输出直流电的功率，申请人已分别委托华东国家计量测试中心(中国上海测试中心、上海市计量测试技术研究院)、华南国家计量测试中心(广东省计量科学研究院)做检测。
[0137] 一、外观检查：完好(外观见图1、2)。
[0138] 二、测试结果(测试图见图3、4)：
[0139] 表1测试结果
[0140]
[0141] 三、测试结果判断：
[0142] 表2测试结果判断
[0143] 项目 企业技术要求 实测结果 结论制氢气量(输入纯甲醇为3.0kg)/Nm3 ≥4.0 4.060 符合技术指标
发电量(输入纯甲醇为3.0kg)/kWh ≥5.0 5.078 符合技术指标
发电量(输入纯甲醇为3.0kg)/kWh ≥5.0 5.078 符合技术指标
[0144] 华东国家计量测试中心检测经过高纯氢提纯装置后的气体物质分布，得到的测试结果如表3所示(检测报告编号为：2017|30-30-1189333002-01，检测日期2017年7月17日)：
[0145] 表3高纯氢物质含量表
[0146]检测项目 检测结果
H2 ＞99.999×10-2(v/v)
O2 1.0×10-6(v/v)
N2 1.7×10-6(v/v)
CO <0.1×10-6(v/v)
CO2 <0.1×10-6(v/v)
CH4 <0.1×10-6(v/v)
H2O 2.8×10-6(v/v)
杂质总含量 <5.9×10-6(v/v)
H2 ＞99.999×10-2(v/v)
O2 1.0×10-6(v/v)
N2 1.7×10-6(v/v)
CO <0.1×10-6(v/v)
CO2 <0.1×10-6(v/v)
CH4 <0.1×10-6(v/v)
H2O 2.8×10-6(v/v)
杂质总含量 <5.9×10-6(v/v)
[0147] 【氢燃料电池】
[0148] 所述氢燃料电池3包括氢燃料电池本体、DC-DC电路，氢燃料电池本体设有氢气入口、第二含氧气体入口，氢气入口连接所述高纯氢出口；所述氢燃料电池本体利用接收的氢气及含氧气体发生电化学反应发出直流电；所述氢燃料电池本体连接所述DC-DC电路，DC-DC电路将氢燃料电池本体发出的直流电进行电压转换。
[0149] 氢燃料电池已经是100年左右的成熟技术，国内外有比较成熟的产品，可以从市面上购买，如加拿大巴拉德公司。向氢燃料电池输送稳定的氢气流后，可以获得设定电压的电能(如24V)。
[0150] 图11为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中第一DC-DC变换电路的电路示意图，图12为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中第二DC-DC变换电路的电路示意图，图13为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中第三DC-DC变换电路的电路示意图；请参阅图11至图13，在本实用新型的一实施例中，DC-DC电路可以包括第一DC-DC变换电路、第二DC-DC变换电路、第三DC-DC变换电路。
[0151] 如图11所示，第一DC-DC变换电路用以将第一电源电压——24V直流电压变换为第二电源电压——5V直流电压。如图11所示，第一DC-DC变换电路包括第二芯片U2、第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第八电阻R8；第二芯片U2为开关电源转换芯片。所述第二芯片U2的第一管脚连接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接第二芯片U2的第八管脚、第一电感L1的第一端、第一二极管D1的负极。所述第一二极管D1的正极接地；所述第二芯片U2的第六管脚接地，第二芯片U2的第七管脚连接第一电源电压——24V直流电压、第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接地。第一电感L1的第二端连接第二电源电压——5V直流电压、第二电容C2的第一端、第二电阻R2的第一端、第一电阻R1的第一端、第三电阻R3的第一端；第二电容C2的第二端接地，第二芯片U2的第四管连接第二电阻R2的第二端、第八电阻R8的第一端，第三电阻R3的第二端连接第二二极管D2的正极，第八电阻R8的第二端、第二二极管D2的负极接地。
[0152] 如图12所示，第二DC-DC变换电路用以将第二电源电压——5V直流电压变换为第三电源电压——3.3V直流电压。如图12所示，第二DC-DC变换电路包括第一芯片U1、第五电容C5、第三电容C3、第六电容C6、第七电容C7、第三二极管D3、第五电阻R5、第六电阻R6；第一芯片U1为降压芯片。第二电源电压——5V直流电压连接第一芯片U1的第三管脚、第五电容C5的第一端、第三电容C3的第一端。第三电源电压——3.3V直流电压连接第六电容C6的第一端、第七电容C7的第一端、第五电阻R5的第一端、第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端连接第三二极管D3的正极。第五电容C5的第二端、第三电容C3的第二端、第一芯片U1的第一管脚、第六电容C6的第二端、第七电容C7的第二端、第三二极管D3的负极接地。
[0153] 如图13所示，第三DC-DC变换电路用以将第一电源电压——24V直流电压变换为第四电源电压——12V直流电压。如图13所示，第三DC-DC变换电路包括第四芯片U4、第八电容C8、第十电容C10、第九电容C9；第一电源电压连接第四芯片U4的第一管脚、第八电容C8的第一端；第四电源电压连接第四芯片U4的第三管脚、第十电容C10的第一端、第九电容C9的第一端。第八电容C8的第二端、第四芯片U4的第二管脚、第十电容C10的第二端、第九电容C9的第二端接地。
[0154] 在本实用新型的一实施例中，氢燃料电池可以不直接连接用电设备，而是通过储电装置(如锂电池等储电电池)连接用电设备。在本实用新型的一实施例中，氢燃料电池也可以直接连接用电设备。高纯氢提纯装置制得的高纯氢进入氢燃料电池后，氢燃料电池发出稳定的直流电。这里不需要考虑用电设备的用电需求，只有要稳定的氢气即可完成发电，发出的电能通过储电装置存储。这里，发电系统可以包括两个以上的储电装置，一个储电装置供电，一个储电装置被氢燃料电池充电；而后根据电池电量进行供电能源的切换。在本实用新型的一实施例中，若电池的电量低于30％，则切换其他电池供电。
[0155] 【储电装置】
[0156] 所述储电装置连接所述DC-DC电路，将氢燃料电池通过DC-DC电路输送的电能存储起来，在用电终端需要用电时输出电能。储电装置可以是电池、超级电容等。在本实用新型的一个实施例中，储电装置为其他用电设备供电，而不直接通过氢燃料电池供电，从而提升供电的稳定性。
[0157] 氢燃料电池输出的直流电也可以直接供应直流用电设备工作。或者通过设置DC-AC电路，将直流电转换为交流电后，供应交流用电设备工作。
[0158] 【主控装置】
[0159] 所述主控装置包括氢制备控制电路、氢燃料电池控制电路、储电装置充放电控制电路，所述氢制备控制电路连接富氢制备装置、高纯氢提纯装置，所述氢燃料电池控制电路连接氢燃料电池，所述储电装置充放电控制电路连接所述储电装置。
[0160] 所述富氢制备装置内设有至少一温度传感器、至少一压力传感器，高纯氢提纯装置内设有至少一温度传感器、至少一压力传感器。
[0161] 所述氢制备控制电路分别连接富氢制备装置及高纯氢提纯装置的各个传感器、各个电磁阀、液体输送泵，接收各个传感器的数据，并控制各个电磁阀、液体输送泵的动作。
[0162] 所述氢燃料电池内设有至少一温度传感器、至少一压力传感器，所述氢燃料电池控制电路分别连接氢燃料电池的各个传感器、各个电磁阀、DC-DC电路，接收各个传感器的数据，并控制各个电磁阀的动作，同时控制DC-DC电路的工作。而获取传感器数据是现有技术，同时可参考图14、图15的温度、压力传感器的信息获取方式，对电磁阀的控制也可参考图17中电磁阀控制电路的控制方式。
[0163] 此外，对液体输送泵15的控制则通过主控装置的泵体控制电路实现；图18为本实用新型一实施例中泵体控制电路的电路示意图，请参阅图18，在本实用新型的一实施例中，泵体控制电路包括第十电阻R10、第十一电阻R11，第三三极管Q3，第二光耦芯片U2，第四二极管D4，继电器K1，第二接插件J2。其中，第十电阻R10的第一端连接主控芯片，第十电阻R10的第二端连接第二光耦芯片U2的第一脚，第二光耦芯片U2的第二脚接地，第二光耦芯片U2的第三脚连接第十一电阻R11的第二端，第二光耦芯片U2的第四脚连接第三三极管Q3的基极；第十一电阻R11的第一端、第四二极管D4的负极、继电器K1的第二脚连接电源，第三三极管Q3的集电极接地，第三三极管Q3的发射极连接第四二极管D4的正极、继电器K1的第一脚，继电器K1的第三脚连接第二接插件J2的第二脚，继电器K1的第四脚连接第二接插件J2的第一脚。
[0164] 图10为本实用新型一实施例中氢燃料电池发电装置中储电装置充放电控制电路的电路示意图；请参阅图10，在本实用新型的一实施例中，所述储电装置充放电控制电路包括充电电路、放电欠压保护电路。
[0165] 所述充电电路包括充电控制电路、PWM驱动电路、恒压充电取样电路、恒功率取样电路、电流取样电路；充电控制电路分别连接PWM驱动电路、恒压充电取样电路、恒功率取样电路、电流取样电路。
[0166] 所述放电欠压保护电路包括放电控制电路、基准电压产生电路、电压取样电路、开关管；放电控制电路分别连接基准电压产生电路、电压取样电路、开关管。
[0167] 本实用新型模块化发电系统的发电过程如下：
[0168] (1)当用电设备接入模块化发电系统时，通过储电装置为用电设备供电；如果供电时间或供电量大于设定值，则启动富氢制备装置；
[0169] (2)富氢制备装置1接收到需要启动的信号，主控装置5控制原料输送泵15将甲醇水液体原料输送至启动装置16点火启动，提升燃烧室14的温度。当重整室13、高纯氢提纯装置2内的温度传感器感应到温度达到设定值，启动装置16对应的电磁阀关闭，同时原料输送泵将甲醇水液体原料输送至气化室气化，经过气化后的甲醇水蒸气被输送至重整室13重整，制得富氢(氢气的含量大致为70％)；富氢气体经过输送管路进入高纯氢提纯装置2，从而制得纯度为99.9999％的高纯氢。
[0170] (3)高纯氢可以输送至氢燃料电池3，氢燃料电池3利用接收的氢气，结合空气泵泵入的空气中的氧气，发生氧化还原反应，发出稳定的直流电(具有设定电压的直流电)。
[0171] (4)氢燃料电池3的多个DC-DC电路根据设定将氢燃料电池3发出的直流电进行不同转换，得到所需电能。
[0172] (5)氢燃料电池3发出的直流电为不工作的储电装置4充电。
[0173] (6)当某一或某些储电装置放电完成，则控制其他储电装置为用电设备供电，放电完成的储电装置则排队等待氢燃料电池3的充电。
[0174] (7)待用电设备用电结束，主控装置5根据设定的条件控制富氢制备装置1停止制氢工作，模块化发电系统处于休息状态。
[0175] 此外，换热器的具体结构可参阅上述针对换热器的具体描述。在本实用新型的一个实施例中，换热器横向设置于图5中氢燃料电池与制氢装置之间。
[0176] 在本实用新型的一实施例中，本品应用在温度低的情况和常温下发电，在温度低情况下(-5～20℃之间)提高氢的使用温度(18～23℃)使得燃料电池正常工作；切换出气位置。
[0177] 综上所述，本实用新型提出的氢燃料电池发电装置及氢燃料电池换热器，可提高氢燃料电池的工作稳定性。
[0178] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0179] 这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
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