CN104051766B - 一种燃料电池备用电源的水循环控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池备用电源的水循环控制系统，包括燃料电池电堆、电池堆，燃料电池电堆设有水进接头A、水出接头C，电池堆设有水进接头B、水出接头D，还包括单片机、水泵循环转向开关、转向开关、水泵、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、散热器、水箱、备用水桶、排水口H，水箱设有进水口S和出水口X，散热器设有进水口R和出水口Q，本发明提供了一种快速更换循环水的水循环控制系统，大大缩短了换水工作的时间和减少了人力，其实用性和通用性较强。

Description

一种燃料电池备用电源的水循环控制系统

技术领域

本发明涉及的是一种燃料电池备用电源的水循环控制系统。

背景技术

燃料电池是通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能的装置，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点，因此在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部发生下述反应过程：反应气体在扩散层内扩散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子经外电路到达阴极，同氧分子反应结合成水，同时放出热量。

电极反应为：阳极(负极)：H2→2H++2e

阴极(正极)：1/2O2+2H++2e→H2O，电池反应：H2+1/2O2→H2O，燃料电池发电系统主要由燃料电池电堆与电池堆支持运行系统组成。随着应用技术的发展，现今的质子交换膜燃料电池和应用软件组成的带有监控的系统作为备用电源系统已经被逐步推广应用于基站通信系统。燃料电池组被安装到备用电源系统中，系统的三个流场氢气流场、水流场、空气流场进出口分别设置了各种采集信号用的传感器，根据各种传感器的采集数据系统能进行智能控制。但是目前质子交换膜燃料电池工作反应产生的热量还是通过循环水从水流场中带出并通过散热装置进行散热，使系统维持在理想的工作温度点。由于膜电极的生产工艺和质子交换膜燃料电池电堆工作时散热离不开循环水，系统工作时间久了循环水的电导率势必升高，为防止循环水电导率势升高给系统带来的一系列不良影响，系统必修定期更换循环水，人们更换循环水非常费力，操作复杂，耗时长。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供了一种快速更换循环水的水循环控制系统，大大缩短了换水工作的时间和减少了人力，其实用性和通用性较强。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种燃料电池备用电源的水循环控制系统，包括燃料电池电堆、电池堆，燃料电池电堆设有水进接头A、水出接头C，电池堆设有水进接头B、水出接头D，还包括单片机、水泵循环转向开关、转向开关、水泵、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、散热器、水箱、备用水桶、排水口H，水箱设有进水口S和出水口X，散热器设有进水口R和出水口Q，水泵循环转向开关、转向开关均连接单片机，水泵循环转向开关连接水泵，转向开关分别连接电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c，电磁阀c连接排水口H，水泵分别连接水进接头A、水进接头B、电磁阀b、电磁阀a、电磁阀c，水出接头C和水出接头D均连接进水口R，出水口Q连接进水口S，出水口X连接电磁阀b，备用水桶连接电磁阀a。

本发明还包括液位管，液位管设于水箱内。

本发明的有益效果如下：本发明通过单片机、水泵循环转向开关、转向开关、水泵、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、散热器、水箱、备用水桶来实现排水和加水工作，大大缩短了换水工作的时间和减少了换水的人力，提高了工作效率，操作简单，其实用性和通用性较强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种燃料电池备用电源的水循环控制系统，包括燃料电池电堆8、电池堆3，燃料电池电堆8设有水进接头A81、水出接头C82，电池堆3设有水进接头B32、水出接头D31，还包括单片机1、水泵循环转向开关2、转向开关14、水泵5、电磁阀a6、电磁阀b7、电磁阀c9、散热器4、水箱10、备用水桶11、排水口H13，水箱10设有进水口S101和出水口X102，散热器4设有进水口R41和出水口Q42，水泵循环转向开关2、转向开关14均连接单片机1，水泵循环转向开关2连接水泵5，转向开关14分别连接电磁阀a6、电磁阀b7、电磁阀c9，电磁阀c9连接排水口H13，水泵5分别连接水进接头A81、水进接头B32、电磁阀b7、电磁阀a6、电磁阀c9，水出接头C82和水出接头D31均连接进水口R41，出水口Q42连接进水口S101，出水口X102连接电磁阀b7，备用水桶11连接电磁阀a6，本发明还包括液位管103，液位管103设于水箱10内。

在实际应用中，本发明的排水步骤：单片机控制水泵循环转向开关2使得循环水从水泵5流出，循环水一路流进电池堆3的水进接头B32，循环水从电池堆3的出接头D31流出后进入散热器4的进水口R41，循环水另一路流进燃料电池电堆8水进接头A81，循环水从进燃料电池电堆8的水口接头C82流出后进入散热器4的进水口R41，然后两路循环水在散热器4汇总后，循环水从散热器4的出水口Q流入水箱10的进水口S101，然后循环水从水箱10的出水口X102流出，然后通过通过单片机1控制转向开关14使得电磁阀b7打开，循环水流进水泵5，这样在换水前先循环一下循环水。

然后，通过单片机控制转向开关14使得电磁阀c9线圈得电打开，系统内的循环水经过水泵5的作用和系统内循环水的重力作用快速地通过排水口H13排出系统，在循环水流尽时及时通过单片机1控制水泵循环转向开关2来关闭水泵5，过一会再通过单片机1控制转向开关14使得电磁阀c9关闭，这样充分的将系统内的循环水借助重力使水全部流干净。

本发明的加水工作步骤：通过单片机1控制转向开关14使得电磁阀a6得电打开，电磁阀a6得电打开后，从备用水桶11到水泵5的水路连通了，即备用水桶11中的水通过电磁阀a6流进水泵5中，电磁阀b7没有得电，即切断了水箱10中水流向水泵5的路径，然后通过单片机1控制水泵循环转向开关2使得水泵5打开，水泵5很快将备用水桶5内的水抽出并进入系统循环水路，一路水流进燃料电池8，另一路水流进电池堆3，两路的水流进散热器4进水口R41中，两路的水在散热器4汇总后，再从散热器4的出水口Q42流进水箱10的进水口S101，水箱10的的透明液位管103观察加注的循环水的加水量。

当发现液位管10水位上升到水箱10进水口附近时，然后通过转向开关14使得电磁阀a6失电关闭、电磁阀b7得电打开，加水的水路被切断，水箱10到水泵5的管路连通，系统的循环水路恢复了，马上会发现水位会下降，再进行一次补加循环水，观察液位管103的水位，水箱10中的水快满时，再控制转换开关14使得电磁阀a6失电关闭、电磁阀b7得电打，系统的水循环又恢复，加水过程可以经过几次控制转向开关14，直到加足循环水为至。

本发明通过单片机、水泵循环转向开关、转向开关、水泵、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、散热器、水箱、备用水桶来实现排水和加水工作，大大缩短了换水工作的时间和减少了换水的人力，提高了工作效率，操作简单，其实用性和通用性较强。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种燃料电池备用电源的水循环控制系统，包括燃料电池电堆(8)、电池堆(3)，所述燃料电池电堆(8)设有水进接头A(81)、水出接头C(82)，所述电池堆(3)设有水进接头B(32)、水出接头D(31)，其特征在于，还包括单片机(1)、水泵循环转向开关(2)、转向开关(14)、水泵(5)、电磁阀a(6)、电磁阀b(7)、电磁阀c(9)、散热器(4)、水箱(10)、备用水桶(11)、排水口H(13)，所述水箱(10)设有进水口S(101)和出水口X(102)，所述散热器(4)设有进水口R(41)和出水口Q(42)，所述水泵循环转向开关(2)、转向开关(14)均连接单片机(1)，所述水泵循环转向开关(2)连接水泵(5)，所述转向开关(14)分别连接电磁阀a(6)、电磁阀b(7)、电磁阀c(9)，所述电磁阀c(9)连接排水口H(13)，所述水泵(5)分别连接水进接头A(81)、水进接头B(32)、电磁阀b(7)、电磁阀a(6)、电磁阀c(9)，所述水出接头C(82)和水出接头D(31)均连接进水口R(41)，所述出水口Q(42)连接进水口S(101)，所述出水口X(102)连接电磁阀b(7)，所述备用水桶(11)连接电磁阀a(6)。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池备用电源的水循环控制系统，其特征在于，还包括液位管(103)，所述液位管(103)设于水箱(10)内。