[发明专利]一种封闭式水下铝燃料电池能源系统

说明书

本发明公开了一种封闭式水下铝燃料电池能源系统，包括：设置在封闭外壳内的铝燃料电池堆系统、消氢组件、固体储氧供氧系统和电控盒组件；所述消氢组件为强制对流、催化燃烧型消氢器。本发明通过设置消氢组件，通过化学催化燃烧方式消耗氢气，将系统内的氢气浓度控制在安全范围内，从而保证系统长时间运行的安全性和可行性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术，尤其涉及一种封闭式水下铝燃料电池能源系统。

背景技术

未来水下能源系统必须满足多种不同功能器设备的推进需求。高能量密度，长时间运行是水下能源系统关键重要指标之一。水下无人船只等航行器对比能量的需求，已远远超出了现代最先进的电池的能力。铝燃料电池是一种以铝合金为负极，碱性或中性水溶液为电解液、空气(氧气)电极为正极的化学电源。具有较高的能量密度可以达到300-600Wh/kg，同时也具有安全、无声、成本低等特点，成为水下混合能源的优先选择之一。

铝燃料电池运行过程，铝板不可避免地发生自腐反应，其特点是连续不断产生少量的氢气，在封闭空间内随着长时间运行，氢气浓度会逐渐累计升高，存在安全隐患，需要严格控制封闭空间内的氢气浓度，使之始终保持在安全浓度范围内，从而达到长时间运行的目的。

铝燃料电池在运行中进行氧化还原反应从而对外输出电能，期间需要氧气不断地参与反应。铝燃料电池因此需要可靠、高密度、方便存储的氧源。一方面，高压氧源由于氧密度低不能满足使用要求，另一方面，液氧虽然具有较高的氧密度，但其控制复杂，且存在日蒸发的问题，不方便存储，因此也不是最佳方案。固体储氧技术具有较高的氧密度，同时方便储存，设计可启停的固体储氧供氧系统，是一种封闭空间内方便使用的氧源方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种封闭式水下铝燃料电池能源系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种封闭式水下铝燃料电池能源系统，包括：

设置在封闭外壳内的铝燃料电池堆系统、消氢组件、固体储氧供氧系统和电控盒组件；

所述消氢组件为强制对流、催化燃烧型消氢器。

按上述方案，所述消氢组件包括消氢催化剂、加热丝、风机、温度传感器和氢气传感器；所述风机根据氢气传感器的氢气检测浓度值自动启停；所述加热丝根据温度传感器的气体温度值自动启停。

按上述方案，所述消氢催化剂和加热丝设置在风机进风口处，所述风机包括用于强制对流的进风口和出风口。

按上述方案，所述铝燃料电池堆系统设有氢气浓度传感器和氧气浓度传感器。

按上述方案，所述固体储氧供氧系统为可启停式固体储氧供氧系统，包括承压外壳、氧罐单元、氧气激发电磁阀、安全泄压阀、供氧开关阀和压力传感器；所述氧气激发电磁阀与氧罐单元内置加热激发器相连，所述氧气激发电磁阀根据监测的封闭外壳压力和氧气浓度及承压外壳的压力，判定是否激发氧罐单元内激发器工作，来控制供氧开关阀进行供氧的自启停。

按上述方案，所述水下铝燃料电池系统包括用于对电解液中沉淀物进行在线过滤及收集的电解液过滤系统，所述电解液过滤系统包括电解液循环泵、散热器、反冲过滤器、过滤袋、压力传感器、电磁阀；所述电解液循环泵安装在铝燃料电池堆电解液出口处，散热器一端与电解液循环泵出口端相连，另一端与反冲过滤器进口相连，反冲过滤器中过滤后的电解液进入电解液箱，而经过反冲洗操作后含较多沉淀物的电解液进入过滤袋，进行过滤收集；所述压力传感器安装于散热器与反冲过滤器之间，电磁阀安装于反冲过滤器与过滤袋之间。

按上述方案，所述铝燃料电池系统设有除湿装置，所述除湿装置与电解液箱连接，将收集的水流入电解液箱。

按上述方案，所述电控盒组件包括电控外壳、蓄电池、电控板、DC/DC转换器、电输出插件。