专利名称：一种燃料电池发电系统电安全保护方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池的配套设备，尤其涉及一种燃料电池发电系统电安全保 护方法。
背景技术：
电化学燃料电池是一种能够将氢及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。
该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly,简称MEA)， 膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如 碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催 化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学发应过程中生 成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并 在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移 穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化 剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在 催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子 与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。
在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子 交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子
(或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外， 质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合 而产生爆发式反应。
在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移 过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交 换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达阳极反应H2—2H++2e 阴极反应l/202+2H++2e—H20
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA) —般均放在两块导电的 极板中间，每块导流极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形 成至少一条以上的导流槽。这些导流极板可以上金属材料的极板，也可以是石 墨材料的极板。这些导流极板上的流体孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入 膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中， 只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流 板。这些导流板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流板上 的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并作为带走燃料电 池运行过程中生成的水的通道。
为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常 可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串联式的 电池组中， 一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极 导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。 一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端
板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。
一个典型电池组通常包括(i)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通
道，将燃料(如氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体) 和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；
(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却流体均匀分布到各个电 池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出 电池组进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气 体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常， 将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两 个端板上。
质子交换膜燃料电池既可以用作车、船等运载工具的动力系统，又可以用 作移动式或固定式的发电站。
燃料电池发电系统主要由燃料电池堆与电池堆支持运行系统组成。当燃料电池发电系统用作车、船等运载工具的动力系统时，燃料电池发电系统也叫做 燃料电池发动机；但也可用作移动式或固定式发电站。
上述燃料电池发电系统不管用作燃料电池发动机或发电站，都需要高压输 出，输出电压大于36V，有的甚至达到500 600V，燃料电池系统需要用冷却 液冷却，冷却液一般采用去离子水或防冻液，当其离子浓度较高时就很可能使 水箱、水管等与其相连的设备带电，使燃料电池堆发电系统的外壳带电，其接 触到的其他设备也容易带电，如燃料电池发电系统用作燃料电池发动机安装在 车上时，如果发生漏电易使车体带电，人碰到就会有高压触电危险。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、不易 触电的燃料电池发电系统电安全保护方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现 一种燃料电池发电系统电安全 保护方法，包括燃料电池堆及封装箱、水箱、水管路、封装架、电机、电控制 器，其特征在于，将所述的燃料电池堆及封装箱、水箱、水管路、封装架、电 机、电控制器外壳接地，并将连接燃料电池发电系统各零部件的金属管件接地。
所述的燃料电池发电系统的高压电部件外壳上贴上"高压电安全警示"标志。
所述的燃料电池发电系统用作车用发动机时，将各接地线连接到车壳上， 通过车壳接地。
与现有技术相比，本发明将燃料电池发电系统中的高压电部件外壳都接 地，即使发生漏电现象，也可以立刻导出，对于燃料电池电站，特别是燃料电 池车安全可靠，不会发生触电现象，而且结构简单、易于实现。
图1为现有燃料电池堆系统的结构示意图2为本发明实施例1燃料电池堆系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，燃料电池系统的高压电部件不接地，燃料电池堆l运行时产
生500V电压，燃料电池堆1采用冷却水冷却，金属水管3连接水箱2和燃料 电池堆的1，冷却水通过金属水管3循环作用于金属水管3连接水箱2之间， 冷却水中含有离子，水箱2和燃料电池堆1与车体4之间产生约500V的电压 差，易发生触电事故。 实施例1
如图2所示，将上述燃料电池系统中的燃料电池堆的封装箱1、水箱2和 金属水管3的外壳分别通过接地线5接到车体4上，车体4接地，即使燃料电 池系统漏电，也能够通过接地线导入地面，燃料电池堆的封装箱1、水箱2和 金属水管3与车体4等其他设备之间没有电压差。在燃料电池堆的封装箱1、 水箱2和金属水管3的外壳上贴上"高压电安全警示"标志。
所述的燃料电池堆的封装箱1、水箱2和金属水管3的外壳也可以直接接地。
权利要求
1. 一种燃料电池发电系统电安全保护方法，包括燃料电池堆及封装箱、水箱、水管路、封装架、电机、电控制器，其特征在于，将所述的燃料电池堆及封装箱、水箱、水管路、封装架、电机、电控制器外壳接地，并将连接燃料电池发电系统各零部件的金属管件接地。
2. 根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统电安全保护方法，其特征 在于，所述的燃料电池发电系统的高压电部件外壳上贴上"高压电安全警示" 标志。
3. 根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统电安全保护方法，其特征 在于，所述的燃料电池发电系统用作车用发动机时，将各接地线连接到车壳上， 通过车壳接地。
全文摘要
本发明涉及一种燃料电池发电系统电安全保护方法，包括燃料电池堆及封装箱、水箱、水管路、封装架、电机、电控制器，将所述的燃料电池堆及封装箱、水箱、水管路、封装架、电机、电控制器外壳接地，并将连接燃料电池发电系统各零部件的金属管件接地。与现有技术相比，本发明具有结构简单、不易触电等特点。
文档编号H01M8/00GK101459243SQ20071017235
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者付明竹, 胡里清 申请人:上海神力科技有限公司