[发明专利]一种基于固态化学储氢系统的高续航水下航行器

说明书

一种基于固态化学储氢系统的高续航水下航行器，包括水下航行器能源系统、控制系统、推进系统、艇身等。艇身内部有固态化学储氢系统，氢气缓冲罐，氢燃料电池，舰桥顶端有储水光解装置等，航行阻力小。氢气缓冲罐内部装有压力变送器检测氢气压力，通过负反馈机制及时地调节氢气的进出量；氢燃料电池与氢气缓冲罐相连，将氢能转换为电能；储水光解装置通过光解氢燃料电池的产物水产生氢进行循环利用并存储到固态化学储氢系统中。艇身采用阻力最优鱼雷艇型；该氢动力水下航行器克服了现有技术下水下航行器续航里程不足、补充能源时间长、工作噪音大、能源利用率低、环境污染严重等突出问题，在水下航行器运行过程中可以明显提高续航能力。

技术领域

本发明隶属于氢能燃料的技术领域，本发明涉及一种高续航固态化学储氢系统的水下航行器。

背景技术

水下航行器在水下的航行时长和航程是衡量一个航行器的性能指标。为了能使航行器在水中提升续航性能，增大其工作的能力、运行的半径，同时也为了减少能源浪费及污染，选择合适的能源至关重要。

当前，市面上的军用水下航行器多以化石燃料作为驱动能源，工作噪音大，且化石燃料燃烧过程的卡诺循环极大限制了能源利用效率，不仅加速能源危机还存在严重的环境污染；民用水下航行器主要通过蓄电池提供电源，存在寿命短、能耗大、充电时间长、续航时间不理想等缺陷，使得水下航行器效率降低。

氢是一种绿色、高效、无污染的二次能源，具有储量丰富、来源广泛、效率高等特点。它既不受化石燃料储量日益减少的桎梏，又能轻松的转化为电和热，用氢代替化石燃料应用于水下航行器上是能够解决续航里程不足、补充能源时间长、能源利用率低、环境污染严重问题，是实现“碳中和”的有力措施。

本发明的动力来源于以固态化学储氢技术为核心的能源系统。固态化学储氢技术利用金属和合金在特定条件与H₂反应生成金属氢化物的原理来贮存H₂。氢的高效储存是氢能利用的关键环节，目前常见的高压气态与低温液态储氢技术均存在储氢成本高、技术受国外垄断、安全性差、操控不便、耗能大等突出问题。因此具有储氢密度高、操作便捷、安全稳定耐用、循环特性优良特点的固态化学储氢方式被认为具有更大的发展潜力，未来应用范围更广。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于固态化学储氢系统的高续航水下航行器，解决现有水下航行器航行过程技术中存在的续航里程不足、补充能源时间长、能源利用率低、二次污染严重等突出问题。采用固态化学储氢系统，通过氢燃料电池将氢能转化为电能，具有储氢量大、储氢效率高、安全性能好、续航时间长、循环利用，低噪音、低阻力、无碳排放零污染等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于固态化学储氢系统的高续航水下航行器，包括艇身（10），舰桥（6），储水光解装置（9），氢燃料电池（5），控制台（4），舵机（18），其特征在于，艇身（10）的舰桥（6）中设置储水光解装置（9），艇身（10）前端设有全景摄像机（1）以及机械臂（2），机械臂（3）前端设有多功能接口（2）；艇身（10）中段安装固定动力系统；

所述的动力系统包括：控制台（4）连接推进系统（32）及稳压器（31），稳压器（31）同构流量变送器（30）连接氢燃料电池（5），氢燃料电池（5）连接氧气罐（15）、储水光解装置（9）以及通过压力变送器（29）和氢气缓冲罐出口阀（28）连接氢气缓冲罐（12）；氢气缓冲罐（12）通过放氢调节阀（27）连接固态化学储氢系统（13），固态化学储氢系统（13）通过换热流体出口阀（24）及换热流体入口阀（26）连接换热流体仓（14），换热流体出口阀（24）后端设有换热流体循环泵（23）；储水光解装置（9）通过吸氢调节阀（25）连接固态化学储氢系统（13）；换热流体仓（14）上设有温度变送器（22）；

所述的动力系统包括固态化学储氢系统、换热流体系统、燃料电池动力系统；