[发明专利]直接甲醇燃料电池与锂离子电池混合输出装置和输出方法

说明书

本发明公开了一种直接甲醇燃料电池与锂离子电池混合输出装置及输出方法，包括燃料电池电堆、供液装置、供气装置、锂离子电池和负载；特点是燃料电池电堆、供液装置、供气装置和负载与配电模块连接；配电模块和燃料电池电堆之间设第一DC/DC电源转换模块，配电模块与负载之间设第二DC/DC电源转换模块；燃料电池电堆上设电堆性能检测装置，锂离子电池上设锂离子电池性能检测装置；配电模块、电堆性能检测装置、锂离子电池性能检测装置均与主控制器连接。本发明的优点是利用锂离子电池与燃料电池的配合为负载进行混合供电，弥补在燃料电池系统没达到较理想工作条件时欠缺的功率，解决了直接甲醇燃料电池系统在低温时启动时间过长的问题。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种解决燃料电池系统快速启动问题的直接甲醇燃料电池混合输出装置和输出方法。

背景技术

直接甲醇燃料电池是通过化学反应，直接将甲醇的化学能转化为电能，只需要配备燃料罐即可，而氢燃料电池中氢气主要由储氢罐提供，由于氢气易燃易爆，但为了搭载足够的氢气必须要高压储存，因而对储氢罐密封要求很高，储氢罐制造难度大，导致储氢罐价格昂贵，同时需要配套建设加氢站，加氢站投入成本高，与氢燃料电池相比，省去了制氢、储氢的过程，同时甲醇还具有易存储、运输、方便更换的优势，而且其能量密度远远大于二次电池，在便携式设备中的应用具有广阔的前景。现有技术中直接甲醇燃料电池系统需要在电堆工作一段时间后温度上升到较理想的温度后才能稳定地为负载提供电能，当系统处于低温环境中，电堆需要更长的时间才能上升到较理想的工作温度，启动时间的长短影响负载的运行。

中国专利申请，申请号CN201610950875.7，申请日20161102，申请公布号CN106487327A，申请公布日20170308，公开了“一种基于甲醇燃料电池的热电联供系统”，包括甲醇燃料电池模块和与甲醇燃料电池模块连接的用电模块，所述甲醇燃料电池模块连接有锂离子电池模块，所述用电模块连接有风能发电模块和太阳能模块，所述甲醇燃料电池模块连接有换热器，所述换热器连接有水循环模块，所述水循环模块连接有热水供应模块，所述换热器连接有暖气供应模块，所述太阳能模块连接至热水供应模块，所述暖气供应模块连接有空气净化装置，所述甲醇燃料电池模块、风能发电模块以及太阳能模块共同连接有电能管理模块，所述燃料电池模块包括电加热装置，所述电加热装置与锂离子电池连接。本发明提供的方案具有节能环保、能量利用率高的特点。该专利申请的燃料电池模块包括电加热装置，电加热装置与锂离子电池模块连接。电加热装置用来对甲醇水进行汽化和对重整室进行加热升温达到运行的条件，锂离子电池模块用来对电加热装置进行供电，保证了甲醇燃料电池模块能够顺利运行。

中国专利申请，申请号CN201610982051.8，申请日20161108，申请公布号CN106410327A，申请公布日20170215，公开了“一种基于甲醇燃料电池与锂离子电池的动力系统的温控装置”，包括甲醇燃料电池与锂离子电池，甲醇燃料电池包括排气口，排气口连接至存储有能够吸收二氧化碳的有机胺的储液罐，储液罐连接有缓冲罐，锂离子电池连接有金属制换热包，所述换热包为包覆住锂离子电池表面的空腔，所述换热包与缓冲罐连接，所述换热包与储液罐之间连接有泄压阀，所述换热包与甲醇罐连接，所述换热包内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有报警装置，所述换热包与缓冲罐之间连接有循环泵，所述换热包中设置有电加热装置。本发明提供的方案能够自动调控锂离子电池温度防止锂离子电池出现过热起火现象。该技术方案是利用甲醇燃料电池的反应原理：CH3OH+H20→CO2+3H2，因为氢气和氧气会被消耗掉，电堆尾气中含有CO2，有机胺能够高效吸收CO2 （此项技术可以参考华东理工大学于海洋教授的科研成果与论文），本发明中将含有CO2的有机胺溶液作为换热介质，夏天时，换热介质吸收CO2后从储液罐进入缓冲罐中降温，降温后的换热介质进入换热包，锂离子电池产生的热量被换热介质吸收，CO2吸热后蒸发，换热包中的温度过高时，泄压阀动作，换热介质回到储液罐中，缓冲罐中的换热介质补充到换热包中，确保锂离子电池产生的热量能够被及时带走。在冬天时，换热介质吸收电堆尾气中的热量后能够进入换热包对锂离子电池进行加热，使得锂离子电池快速进入最佳效率点。