專利名稱：一種燃料電池發電系統電安全保護方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池的配套設備，尤其涉及一種燃料電池發電系統電安全保 護方法。
背景技術：
電化學燃料電池是一種能夠將氫及氧化劑轉化成電能及反應產物的裝置。
該裝置的內部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly,簡稱MEA)， 膜電極(MEA)由一張質子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導電的材料，如 碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細小分散的引發電化學反應的催 化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導電物體將發生電化學發應過程中生 成的電子，通過外電路引出，構成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并 在催化劑表面上發生電化學反應，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移 穿過質子交換膜，到達膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化 劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在 催化劑表面上發生電化學反應得到電子，形成負離子。在陰極端形成的陰離子 與陽極端遷移過來的正離子發生反應，形成反應產物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質子 交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區的催化電化學反應就產生了氫正離子
(或叫質子)。質子交換膜幫助氫正離子從陽極區遷移到陰極區。除此之外， 質子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合 而產生爆發式反應。
在陰極區，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負離子，并與陽極區遷移 過來的氫正離子反應，生成反應產物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質子交 換膜燃料電池中，陽極反應與陰極反應可以用以下方程式表達陽極反應H2—2H++2e 陰極反應l/202+2H++2e—H20
在典型的質子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA) —般均放在兩塊導電的 極板中間，每塊導流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機械銑刻，形 成至少一條以上的導流槽。這些導流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石 墨材料的極板。這些導流極板上的流體孔道與導流槽分別將燃料和氧化劑導入 膜電極兩邊的陽極區與陰極區。在一個質子交換膜燃料電池單電池的構造中， 只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導流板與陰極氧化劑的導流 板。這些導流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導流板上 的導流槽又作為燃料與氧化劑進入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電 池運行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通常 可通過直疊的方式串聯成電池組或通過平鋪的方式聯成電池組。在直疊、串聯式的 電池組中， 一塊極板的兩面都可以有導流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極 導流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面，這種極板叫做雙極板。 一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端
板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(i)燃料及氧化劑氣體的導流進口和導流通
道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經重整后得到的富氫氣體) 和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導流槽中；
(2)冷卻流體(如水)的進出口與導流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電 池組內冷卻通道中，將燃料電池內氫、氧電化學放熱反應生成的熱吸收并帶出 電池組進行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應的導流通道，燃料氣 體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態的水。通常， 將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩 個端板上。
質子交換膜燃料電池既可以用作車、船等運載工具的動力系統，又可以用 作移動式或固定式的發電站。
燃料電池發電系統主要由燃料電池堆與電池堆支持運行系統組成。當燃料電池發電系統用作車、船等運載工具的動力系統時，燃料電池發電系統也叫做 燃料電池發動機；但也可用作移動式或固定式發電站。
上述燃料電池發電系統不管用作燃料電池發動機或發電站，都需要高壓輸 出，輸出電壓大于36V，有的甚至達到500 600V，燃料電池系統需要用冷卻 液冷卻，冷卻液一般采用去離子水或防凍液，當其離子濃度較高時就很可能使 水箱、水管等與其相連的設備帶電，使燃料電池堆發電系統的外殼帶電，其接 觸到的其他設備也容易帶電，如燃料電池發電系統用作燃料電池發動機安裝在 車上時，如果發生漏電易使車體帶電，人碰到就會有高壓觸電危險。
發明內容
本發明就是為了解決上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、不易 觸電的燃料電池發電系統電安全保護方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現 一種燃料電池發電系統電安全 保護方法，包括燃料電池堆及封裝箱、水箱、水管路、封裝架、電機、電控制 器，其特征在于，將所述的燃料電池堆及封裝箱、水箱、水管路、封裝架、電 機、電控制器外殼接地，并將連接燃料電池發電系統各零部件的金屬管件接地。
所述的燃料電池發電系統的高壓電部件外殼上貼上"高壓電安全警示"標志。
所述的燃料電池發電系統用作車用發動機時，將各接地線連接到車殼上， 通過車殼接地。
與現有技術相比，本發明將燃料電池發電系統中的高壓電部件外殼都接 地，即使發生漏電現象，也可以立刻導出，對于燃料電池電站，特別是燃料電 池車安全可靠，不會發生觸電現象，而且結構簡單、易于實現。
圖1為現有燃料電池堆系統的結構示意圖2為本發明實施例1燃料電池堆系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
如圖1所示，燃料電池系統的高壓電部件不接地，燃料電池堆l運行時產
生500V電壓，燃料電池堆1采用冷卻水冷卻，金屬水管3連接水箱2和燃料 電池堆的1，冷卻水通過金屬水管3循環作用于金屬水管3連接水箱2之間， 冷卻水中含有離子，水箱2和燃料電池堆1與車體4之間產生約500V的電壓 差，易發生觸電事故。 實施例1
如圖2所示，將上述燃料電池系統中的燃料電池堆的封裝箱1、水箱2和 金屬水管3的外殼分別通過接地線5接到車體4上，車體4接地，即使燃料電 池系統漏電，也能夠通過接地線導入地面，燃料電池堆的封裝箱1、水箱2和 金屬水管3與車體4等其他設備之間沒有電壓差。在燃料電池堆的封裝箱1、 水箱2和金屬水管3的外殼上貼上"高壓電安全警示"標志。
所述的燃料電池堆的封裝箱1、水箱2和金屬水管3的外殼也可以直接接地。
權利要求
1. 一種燃料電池發電系統電安全保護方法，包括燃料電池堆及封裝箱、水箱、水管路、封裝架、電機、電控制器，其特征在于，將所述的燃料電池堆及封裝箱、水箱、水管路、封裝架、電機、電控制器外殼接地，并將連接燃料電池發電系統各零部件的金屬管件接地。
2. 根據權利要求1所述的一種燃料電池發電系統電安全保護方法，其特征 在于，所述的燃料電池發電系統的高壓電部件外殼上貼上"高壓電安全警示" 標志。
3. 根據權利要求1所述的一種燃料電池發電系統電安全保護方法，其特征 在于，所述的燃料電池發電系統用作車用發動機時，將各接地線連接到車殼上， 通過車殼接地。
全文摘要
本發明涉及一種燃料電池發電系統電安全保護方法，包括燃料電池堆及封裝箱、水箱、水管路、封裝架、電機、電控制器，將所述的燃料電池堆及封裝箱、水箱、水管路、封裝架、電機、電控制器外殼接地，并將連接燃料電池發電系統各零部件的金屬管件接地。與現有技術相比，本發明具有結構簡單、不易觸電等特點。
文檔編號H01M8/00GK101459243SQ20071017235
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優先權日2007年12月14日
發明者付明竹, 胡里清 申請人:上海神力科技有限公司