[发明专利]一种基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车

权利要求书

1.一种基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，包括自行车车体，以及置于自行车车体用于氢源储存的低压固态储氢系统单元和用于氢源能量转换的水冷质子交换膜燃料电池控制单元；

所述低压固态储氢系统单元包括含固态储氢材料的低压储氢瓶（1）；所述固态储氢材料为经过粘结剂造粒形成的纳米结构块状材料；

所述低压储氢瓶以镧-镍基（LaNi₅）固态储氢材料进行充装，包括如下步骤：

将LaN_i5合金鳞片、石墨、环氧树脂AB胶按照质量百分含量100：5：5的比例装入球磨罐，以氩气置换出球磨罐内空气，在惰性保护氩气气氛中行星球磨机中球磨2h，球磨后混合料粉体备用；随后采用粉末压片机在200MPa压力下将混合料粉体压制成型为直径为1cm、高度为1cm的圆柱体，并将所述圆柱体在90-120℃温度、真空度10^-1Pa下真空热处理0.5h，随炉冷却处理使之烧结为块体；将所述烧结块体采用鳄式破碎机破碎成100目固态储氢材料，造粒完成，造粒处理后的固态储氢材料采用自动装料机充装于低压储氢瓶；

所述水冷质子交换膜燃料电池控制单元包括分别实现能源物料运行的氢气管路、空气管路、冷却水循环管路，以及用于稳定系统压力的DC/DC变换器和为系统提供启动电压的锂电池；

所述氢气管路与所述冷却水循环管路通过热交换器（8）实现热量交换。

2.根据权利要求1所述的基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，所述低压固态储氢系统单元和所述水冷质子交换膜燃料电池控制单元为一体化集成结构，并由防水壳包裹。

3.根据权利要求1或2所述的基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，所述固态储氢材料选自稀土系或者钛系储氢合金中的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，所述低压储氢瓶（1）上设置有含过滤器的瓶口阀以及实现所述低压储氢瓶（1）与水冷质子交换膜燃料电池控制单元的管路开关控制的快插接头。

5.根据权利要求1所述的基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，所述氢气管路上设置有相连接的：

电磁阀，所述电磁阀用于控制并调整氢气的方向、流量、速度参数；

减压阀（5），用于调节所述氢气管路内氢气的压力，使出口压力自动保持稳定；

热交换器（8），用于使热量从热介质传递到冷介质，以调节所述氢气管路的温度要求；

质子交换膜燃料电池堆（10），所述质子交换膜燃料电池堆（10）包括多个串联层叠组合的单体电池，用于实现氢气和氧气的电化学反应；

水冷却器（11），所述水冷却器（11）用于排空燃料电池生成的水；

氢气循环泵（12），用于回收未反应的氢气进行循环利用，以提高了质子膜燃料电池的能量利用率。

6.根据权利要求5所述的基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，所述氢气管路上还设置有检测组件，所述检测组件包括：

温度传感器（3），所述温度传感器（3）设置于所述减压阀（5）之前，用于检测和测量热度及冷度并将其转换为电信号；

压力传感器（4），所述压力传感器（4）设置于所述减压阀（5）之前，用于感受所述氢气管路的压力信号，并将压力信号转换成可用的输出的电信号；

和/或，

压力表（6），所述压力表（6）设置于所述减压阀（5）和所述热交换器（8）之间，用于测量及指示所述氢气管路中进入质子交换膜燃料电池堆（10）入口的氢气压力。

7.根据权利要求6所述的基于低压固态储氢为氢源的氢能自行车，其特征在于，所述氢气管路上还设置有：

安全阀（7），所述安全阀（7）设置于所述减压阀（5）和所述热交换器（8）之间，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值；

和/或，

单向阀（9），所述单向阀（9）设置于所述热交换器（8）之后，用于控制氢气只能沿出口方向流动，并限制出口介质逆流。