[实用新型]一种基于化学制氢反应的燃料电池系统

权利要求书

1.一种基于化学制氢反应的燃料电池系统，包括反应器模块、电堆模块和控制模块，其中，

所述反应器模块，用于将水加入金属氢化物中进行水解反应来产生氢气，为电堆模块供应氢气源；

所述电堆模块，分别接收来自反应器模块的氢气源和外部的氧气源，进行氧化还原反应后产生功率用于向外界供电；

所述控制模块，用于实时控制所述反应器模块中的水解反应和所述电堆模块中的氧化还原反应，以保证所述燃料电池系统快速启动和稳定工作。

2.如权利要求1所述的系统，所述反应器模块由水解反应器，储水荚和进液泵组成，所述储水荚内液体由进液泵精确控制定速定量移入水解反应器。

3.如权利要求2所述的系统，所述水解反应器包括反应腔,所述反应腔底部内置惰性化处理的金属氢化物粉末，通过进液泵将储水荚中的水定速定量泵入反应腔内，产生稳定可控的氢气产量，以保证反应腔及所述电堆模块内压力可控。

4.如权利要求2所述的系统，所述水解反应器还包括洗气装置，用于洗掉在水解反应中生成的可溶性杂质气体，并且同时为生成气体降温，使得氢气的纯度提高，保证氢气量可控。

5.如权利要求2所述的系统，所述进液泵由蠕动泵和步进电机组成，由所述控制模块为所述进液泵供电和提供控制信号，以便于精确控制移液速率。

6.如权利要求2所述的系统，所述电堆模块包括质子交换膜燃料电池堆和进气泵，所述质子交换膜燃料电池堆包括氢气入口和氧气入口，分别接收来自反应器模块的氢气源和所述进气泵泵入的氧气源，在其中进行氧化还原反应。

7.如权利要求6所述的系统，所述电堆模块还包括风扇，所述风扇用于将进气泵的空气吹入所述质子交换膜燃料电池堆，进行氧化还原反应，并使得所述电堆模块和所述水解反应器降温，以将所述燃料电池系统的温度维持在合适的区间内。

8.根据权利要求7所述的系统，所述电堆模块的功率输出与所述风扇连接，由所述电堆模块来供电。

9.根据权利要求7所述的系统，所述风扇与控制模块间接连接，由控制模块来调整风扇以控制散热流速。

10.根据权利要求6所述的系统，所述质子交换膜燃料电池堆采用双极板单元装配而成，使用微加工与微装配技术控制极板面积小于50mm*50mm。

11.根据权利要求3所述的系统，所述控制模块包含锂电池、降压电路和主控模块，其中，

所述降压电路经过两路稳压器分别输出电功率：一路经所述主控模块为所述进气泵和进液泵供电；另一路向所述控制模块中的锂电池供电；

所述主控模块输出控制信号至所述进气泵及进液泵，精确控制反所述进液泵的移液速率和所述进气泵的进气流速。

12.根据权利要求11所述的系统，所述两路稳压器，一路输出12V电压，另一路输出3.3V或5V可调电压。

13.根据权利要求11所述的系统，所述稳压器为带使能的直流-直流变换电路。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述主控模块为一个低功耗微处理器。

15.根据权利要求11所述的系统，所述主控模块对所述进液泵的进液流速控制可分为启动阶段和工作阶段：在启动阶段，将流速控制在较高速度以便电堆模块能够快速的启动；在工作阶段，将流速控制在较低范围内以保证所述水解反应器反应腔内压力可控。

16.根据权利要求11所述系统，所述主控模块输出的控制信号为方波信号，通过调整所述方波信号的占空比来控制所述进液泵和进气泵的移液速度和进气流速。

17.根据权利要求11所述系统，所述控制模块对所述移液速度和进气流速控制阶段可分为多个阶段，通过加入比例积分微分控制算法，以便使得电堆模块能够快速启动以及所述水解反应器的反应腔内压力可控。