CN103707795A

CN103707795A - 一种采用甲醇燃料电池的移动应急发电车

Info

Publication number: CN103707795A
Application number: CN201410016590.7A
Authority: CN
Inventors: 马宏坤; 蒋春云; 祝宏庭; 李飞; 吕冬阳; 王世岗; 常伟青; 孙兰
Original assignee: China Comservice Energy-Saving Technology Service Co Ltd
Current assignee: China Comservice Energy-Saving Technology Service Co Ltd
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明涉及一种采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，包括车厢，所述车厢内安装有甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐、气压传感器、氢燃料电池模块、直流供电单元、交流供电单元、维护控制单元和辅助电池组；所述甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐和氢燃料电池模块依序相连，且氢燃料电池模块的输出端经所述直流供电单元后连接到所述交流供电单元；所述维护控制单元分别连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块、气压传感器和辅助电池组；该辅助电池组还同时连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和直流供电单元。本发明能源利用率高、污染小、噪音低、寿命长、维护少、发电成本低，符合新能源发展方向，可用于各种移动式应急发电场合，尤其适合在居民区附近使用。

Description

一种采用甲醇燃料电池的移动应急发电车

技术领域

本发明涉及一种应急发电车设备，尤其是一种使用清洁能源的应急发电车，具体的说是一种采用甲醇燃料电池的移动应急发电车。

背景技术

目前，移动应急发电车普遍采用柴油发电机等方式，具有噪音大、空气污染重等缺点，尤其是在居民区附近使用时，会干扰周围居民的正常生活。甲醇燃料电池作为一款清洁能源，是将煤或煤层气、焦炉煤气等转化为而来的甲醇作为电池的燃料，可大大减少硫化物、氮化物及粉尘颗粒等的排放量。如果将这种电池应用到应急发电车上，不仅可使其工作时不产生污染，而且由于燃料电池发电的时候没有机械运动，因此噪音小，符合节能环保的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种将甲醇燃料电池应用到应急发电车上的技术方案。

本发明的技术方案是：

一种采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，包括车厢，所述车厢内安装有甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐、气压传感器、氢燃料电池模块、直流供电单元、交流供电单元、维护控制单元和辅助电池组；所述甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐和氢燃料电池模块依序相连，且氢燃料电池模块的输出端经所述直流供电单元后连接到所述交流供电单元；所述维护控制单元分别连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和辅助电池组、气压传感器；该辅助电池组还同时连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和直流供电单元。

所述氢气罐上装有气压传感器，气压传感器输出端连接到安装于维护控制单元中的操

作控制器。所述甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块分别具有控制信号线，该控制信号线分别连接到安装于维护控制单元中的操作控制器。

所述直流供电单元包括DC-DC变换器、第一直流空开和辅助电池组，其中，DC-DC变换器的输入端与所述氢燃料电池模块的输出端相连，其输出端与辅助电池组的输出端相连，并再通过第一直流空开连接到负载的直流电源端。

所述交流供电单元包括第二直流空开、DC-AC变换器和交流空开，其中，第二直流空开的输入端与所述DC-DC变换器的输出端和辅助电池组的输出端相连，其输出端依次经过DC-AC变换器和交流空开后，连接到负载的交流电源端。

所述车厢顶部装有进气风机和排气风机，该进气风机和排气风机分别与进气口和排气口相连，还分别连接到安装于维护控制单元中的控制开关。

所述车厢顶部设有排烟口，底部设有排水口。

所述甲醇储料罐上装有液位指示器，用于监视甲醇燃料容量。

所述车厢顶部设有氢气检测探头，并与安装于维护控制单元中的氢气报警器相连。

未发电时，氢燃料电池模块处于待机状态，由辅助电池组提供甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和维护控制单元的工作电源。通过维护控制单元，可以进行状态监视和操作，如启停操作、工作状态指示、燃料电池输出电压电流指示等，还可以对进气风机、排气风机进行启停控制，并可监视到是否有氢气泄漏。

发电时，氢燃料电池模块输出电力经过直流供电单元提供48V输出给直流负载使用。所述的直流供电单元同时提供电力给交流供电单元，再由交流供电单元提供220VAC输出给交流负载使用。

本发明的有益效果：

本发明设计合理，操作简单，采用甲醇作为燃料电池的燃料，燃料来源广泛、价格低廉、容易储存，具有能源利用率高、污染小、噪音低、寿命长、维护少和发电成本低等多种优势，符合新能源发展方向，可用于各种移动式应急发电场合，尤其适合在居民区附近使用。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的安装结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括车厢，所述车厢内安装有甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐、气压传感器、氢燃料电池模块、直流供电单元、交流供电单元、维护控制单元和辅助电池组；所述甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐和氢燃料电池模块依序相连，且氢燃料电池模块的输出端经所述直流供电单元后连接到所述交流供电单元。所述甲醇储料罐提供原料甲醇给甲醇制氢重整器，甲醇制氢重整器生产的氢气经过氢气罐存储后被输送给氢燃料电池模块以产生电力。所述氢气罐上装有气压传感器。所述辅助电池组同时连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和维护控制单元相连，为其提供工作电源。

作控制器。所述甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块分别具有控制信号线，该控制信号线分别连接到安装于维护控制单元中的操作控制器，用于自动或手动操控甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块。。

所述直流供电单元包括DC-DC变换器、第一直流空开和辅助电池组，其中，DC-DC变换器的输入端与所述氢燃料电池模块的输出端相连，其输出端与辅助电池组的输出端相连，并再通过第一直流空开连接到负载的直流电源端，提供48VDC电源给负载。

所述交流供电单元包括第二直流空开、DC-AC变换器和交流空开，其中，第二直流空开的输入端与所述DC-DC变换器的输出端和辅助电池组的输出端相连，其输出端依次经过DC-AC变换器和交流空开后，连接到负载的交流电源端，提供220VAC电源给负载。发电时，氢燃料电池模块输出电力经过直流供电单元提供48V输出给直流负载使用。该直流电力还可是经交流供电单元后，提供220VAC输出给交流负载使用。

进一步的，所述车厢上固装有进气风机和排气风机，该进气风机和排气风机分别与设于车厢顶部的进气口和排气口相连，还分别连接到安装于维护控制单元中的控制开关，以操控进气风机和排气风机的工作，对车厢内的环境进行调节。

进一步的，所述车厢顶部设有排烟口，底部装有排水口，便于发电时的排烟和排水。进一步的，所述甲醇储料罐上装有液位指示器，用于监视甲醇燃料容量，及时补充甲

醇燃料。

进一步的，所述车厢顶部设有氢气检测探头，并与安装于维护控制单元中的氢气报警器相连，以对车厢内的氢气泄漏情况进行检测及报警。

如图2所示，本发明的车厢最下部放置辅助电池组，其上方安装甲醇储料罐，再在其上设置氢气罐，气压传感器附着在氢气罐侧面。在甲醇储料罐的左右两端的上方，分别设置甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块。在氢气罐的正上方设置有直流供电单元和交流供电单元，其包含的交流空开、DC-AC变换器、第一直流空开、第二直流空开和DC-DC变换器的安装顺序为：最下面是交流空开，然后是DC-AC变换器，然后是并列的第一直流空开和第二直流空开，最上面是DC-DC变换器。在交、直流供电单元的上方安装有维护控制单元。在车厢的顶部设有排烟口、排气口和排气风机。车厢底部的一边设置进气口、进气风机和排水口。该进气风机和排气风机均由维护控制单元进行启停控制。在车厢上部还安装了与维护控制单元相连的氢气检测探头，对车厢内的氢气浓度进行采集，并可由维护控制单元进行判断后，自动对进气风机和排气风机等设备进行控制。

应急发电车操作方法为：首先使甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块处于待机状态，由辅助电池组提供工作电源。如果甲醇制氢重整器未预热，则需要预热约4小时；如果氢气罐、氢燃料电池模块内部存有空气，则此时还要进行排空气操作。在启动发电前，使交流空开、第一直流空开、第二直流空开处于断开状态；在打开燃料电池模块启停开关后，等待约半分钟，在燃料电池模块输出电压正常后，可根据电源负载需要，有选择地合上直流空开、交流空开，否则将相应开关保持断开状态以减少不必要的电源消耗。

实施例1：

本应急发电车汽车车型选用南京依维柯宝迪 A32，长/宽/高(mm) 为4845×2000×2500，最高车速≥125 (km/h) ，排放水平国Ⅲ标准，最大承载质量为 1225kg；甲醇制氢重整器型号为SXMHR-FEE5KW1，每小时消耗甲醇水溶液燃料3.6升，产氢量4立方米，适合与5KW氢燃料电池模块配套使用；氢燃料电池模块型号为SXFC-FEE5KW1，输出直流电力最大功率为5KW；DC-DC变换器选用型号为ACE254RUW48；DC-AC逆变器型号为SXDCAC48T220-1；甲醇储料罐采用不锈钢焊制，容量为200升；辅助电池组采用48V50AH的锂电池；配电单元输出提供一个交流220V接口和一个直流48V接口，最大输出功率为5KW。

系统包含一个维护控制单元，在面板上装有一个对甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块进行操作和监视的按键液晶操作面板，可以进行启停操作、工作状态指示、燃料电池输出电压电流指示。在维护控制单元面板上，还装有进气风机、排气风机的启停按钮，以及氢气泄漏声光指示器。在甲醇储料罐上装有磁翻板式液位指示器，可以监视燃料量。

首先，甲醇制氢重整器内部需要预热，在重整器外壳上设置一个指示灯，当灯闪烁时，表示正在加热，当变为常亮时，表示已加热到350度，并进入保温加热状态。加热耗电为650W，保温加热耗电100W。首次启动时，必须对氢燃料电池模块进入加水操作，需从顶部水冷部件的加水口注入500ml的蒸馏水。首次启动时，还需要对氢缓存单元和氢燃料电池模块进行排空气、补氢气操作。通过按键液晶操作面板，启动甲醇制氢重整器进行制氢过程，所产生氢气将对氢缓存单元和氢燃料电池模块进行补充氢气，同时将原来存有的空气挤出。当氢气罐内压力达到20PSI时，将自动暂停甲醇制氢重整器的制氢操作，并结束排空气补氢气操作。

通过按键液晶操作面板，启动氢燃料电池模块开始发电，可通过液晶指示观察发电状态，发电量指示从0%变化到100%，输出功率将从0变化到1000W（无负载时发电系统自身耗电），表明已进入正常供电状态，此时可以可根据电源负载需要，有选择地合上直流空开、交流空开。正常供电时，氢气罐内压力将在5PSI-20PSI之间变化，当低于10PSI时，将自动启动甲醇制氢重整器的制氢操作，当高于20PSI时，自动暂停制氢操作，以保证制氢量与氢燃料电池模块需氢量完全匹配。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，包括车厢，其特征是所述车厢内安装有甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐、气压传感器、氢燃料电池模块、直流供电单元、交流供电单元、维护控制单元和辅助电池组；所述甲醇储料罐、甲醇制氢重整器、氢气罐和氢燃料电池模块依序相连，且氢燃料电池模块的输出端经所述直流供电单元后连接到所述交流供电单元；所述维护控制单元分别连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和辅助电池组、气压传感器；该辅助电池组还同时连接甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和直流供电单元。

2.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述氢气罐上装有气压传感器，气压传感器输出端连接到安装于维护控制单元中的操作控制器；所述甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块分别具有控制信号线，该控制信号线分别连接到安装于维护控制单元中的操作控制器。

3.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述直流供电单元包括DC-DC变换器、第一直流空开和辅助电池组，其中，DC-DC变换器的输入端与所述氢燃料电池模块的输出端相连，其输出端与辅助电池组的输出端相连，并再通过第一直流空开连接到负载的直流电源端。

4.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述交流供电单元包括第二直流空开、DC-AC变换器和交流空开，其中，第二直流空开的输入端与所述DC-DC变换器的输出端和辅助电池组的输出端相连，其输出端依次经过DC-AC变换器和交流空开后，连接到负载的交流电源端。

5.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述车厢顶部装有进气风机和排气风机，该进气风机和排气风机分别与进气口和排气口相连，并分别连接到安装于维护控制单元中的控制开关。

6.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述车厢顶部还设有排烟口，底部设有排水口。

7.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述甲醇储料罐上装有液位指示器。

8.根据权利要求1所述采用甲醇燃料电池的移动应急发电车，其特征是所述车厢顶部设有氢气检测探头，并与安装于维护控制单元中的氢气报警器相连。