CN105845956A - 一体式甲醇重整燃料电池系统 - Google Patents

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CN105845956A CN201610306385.3A CN201610306385A CN105845956A CN 105845956 A CN105845956 A CN 105845956A CN 201610306385 A CN201610306385 A CN 201610306385A CN 105845956 A CN105845956 A CN 105845956A
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李伟
佘沛亮
钟义华
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Shuangdeng Group Co Ltd
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明公开了一体式甲醇重整燃料电池系统，它由氢气管单元、电堆发电单元、空气供给单元、DC/DC转换单元、蓄电池单元、重整器单元、冷却器单元、缓冲储氢单元、控制器单元、甲醇加注单元、甲醇泵、甲醇存储单元和直流母排组成燃料供给系统、甲醇重整制氢系统、燃料电池系统。本发明以甲醇为含氢储能媒介，它比直接用高压氢气瓶储存氢气更安全、更可靠，再加上整个系统集成度高、储能容量大、易操作、燃料补充便捷和污染少等优势，特别适合移动通信基站配套。

Description

一体式甲醇重整燃料电池系统
技术领域
本发明涉及新能源装备技术领域，具体地讲，本发明涉及一种燃料电池，特别一种一体式甲醇重整燃料电池系统。
背景技术
长期以来，移动通讯基站配置的备用电源首选是铅酸蓄电池，选用理由是铅酸蓄电池比锂离子电池技术成熟且价格低廉。可是，铅酸蓄电池存在的不足也很明显，例如重量比能量密度低，使用寿命较短。锂离子电池尽管是一种新型的储能装置，在通讯领域应用也存在一些问题，最突出的问题有以下几方面，一是充电时间相对较长；二是在恶劣条件下容量衰减快；三是锂离子自身活性大，剧烈碰撞时易发生自燃；四是废旧锂离子电池回收后处理难。这些显明的问题，严重制约了锂离子电池在移动通讯基站配置。燃料电池是当今科技含量最高的电池之一，尽管称之为电池，事实上并非一般意义上的电池，它是一种发电装置。燃料电池通过电解水的逆反应，以氢气为燃料，氧气为氧化剂，经过催化剂反应产生电能和水。氢气属于易燃易爆物质，以氢气为燃料存在储存条件要求高和运输难的问题。多年来。这两个现实问题一直困扰着燃料电池在移动通讯基站领域的应用。
发明内容
本发明主要针对现有技术以钢瓶氢为燃料的燃料电池系统，该方式存在备电时间短、氢气补充困难等问题，提出一种配置合理、集成度高、自控能力强、安全性好及运行成本低的一体式甲醇重整燃料电池系统。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
一体式甲醇重整燃料电池系统，它由氢气管路单元、电堆发电单元、空气供给单元、DC/DC转换单元、蓄电池单元、重整器单元、冷却器单元、缓冲储氢单元、控制器单元、甲醇加注单元、甲醇泵、甲醇存储单元和直流母排组成。其改进之处在于：所述甲醇加注单元与甲醇存储单元之间通过甲醇泵相连构成燃料供给系统。所述重整器单元、冷却器单元、缓冲储氢单元和控制器单元共同组成甲醇重整制氢系统。所述氢气管路单元、电堆发电单元、空气供给单元、DC/DC转换单元和蓄电池单元组成燃料电池系统。所述DC/DC转换单元和控制器单元共同连接直流母排构成统一供电通道。
作为进一步改进方案，所述控制器单元具有GPRS通讯功能，该功能一方面调控燃料供给系统向重整器单元供应产氢的燃料量，另一方面做到同步调控甲醇制氢系统的氢气产量和燃料电池系统的工作状态。
作为进一步改进方案，所述甲醇加注单元设有快速接插头。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、以甲醇为含氢的储能媒介，比直接用高压氢气钢瓶储存氢气更安全、更可靠；
2、控制单元具有GPRS通讯功能，便于实施远程管理；
3、一体式甲醇重整燃料电池系统集成度高，易操作，燃料补充便捷；
4、利用氢气发电，废气排放少，噪音低；
5、应急反应快，从启动甲醇重整制氢系统到燃料电池系统正常发电耗时不超10分钟。
附图说明
图1是本发明总体结构框图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明作进一步说明。
图1所示的一体式甲醇重整燃料电池系统，它由燃料供给系统3、甲醇重整制氢系统2、燃料电池系统1和直流母排4共同组成。
燃料供给系统3包含依次串联而成的甲醇加注单元3.1、甲醇泵3.2、甲醇存储单元3.3，它们直接用于甲醇存储与供给。
甲醇重整制氢系统2包含重整器单元2.1、冷却器单元2.2、缓存储氢单元2.3、控制器单元2.4，上述各单元连接构成用于氢气制作与存储的结构，其中控制器单元2.4还与燃料电池系统1和燃料供给系统3连接，可统筹监控一体式甲醇重整燃料电池系统的运转。
燃料电池系统1包含氢气管路单元1.1、电堆发电单元1.2、空气供给单元1.3、DC/DC转换单元1.4、蓄电池单元1.5，上述单元依次连接，共同组成了电化学反应发电装置。其中蓄电池单元可以在外网中断后，短时间内为通信基站提供不间断电力供应，同时为一体式甲醇重整燃料电池系统启动提供电力支撑，保证电力供应不间断。
图1所示的一体式甲醇重整燃料电池系统内部连接与工作过程如下：
甲醇加注单元3.1设有快速接插头，对接时能够快速将系统外部甲醇桶与甲醇存储单元间3.3进行连接，开启甲醇泵3.2将外部甲醇桶燃料添加到甲醇存储单元3.3中待备用。当控制器单元2.4监测到外网电力中断，蓄电池单元1.5向直流母排4输出电力，因直流母排4与通信基站负载连接,蓄电池单元1.5立即提供不间断电力供应,延长通信基站电力保障时间。同时重整器单元2.1启动，从甲醇储存单元3.3中抽取甲醇溶液生产氢气，氢气经过冷却器单元2.2使自身温度降低到设定值后，进入缓冲储氢单元2.3储存，氢气管路单元1.1设有电磁阀和减压阀，氢气经过减压阀后达到设定值，电磁阀打开向电堆发电单元1.2提供氢气，此时空气供给单元1.3开始工作，为电堆发电单元1.2提供氧气进行电化学反应产生电力，经DC/DC转换单元1.4整流后向连接的直流母排4供电，同时对蓄电池单元1.5进行充电。控制器单元2.4同步监测缓冲储氢单元2.3内部氢气压力，调控重整器单元2.4氢气产出量，使缓冲储氢单元2.3内部氢气压力始终维持在设定值。所述控制器单元2.4具有GPRS通讯功能，便于实施远程管理。控制器单元2.4检测到外网电力恢复后，立即关闭重整器单元2.1停止生产氢气，当空气供给单元1.3关闭，电堆发电单元1.2立即停止工作，氢气管路单元1.1配置的电磁阀也立即关闭，排除管路内残余氢气，确保缓冲储氢单元2.3氢气压力在设定值，控制器单元2.4检测甲醇存储单元3.3燃料剩余量，当剩余量低于设定值时，控制器单元2.4通过GPRS将相关信息通知设备管理人员，以便管理人员及时掌握设备使用情况，通过适时补充燃料，从而达到保证备电时间充足，控制器单元2.4检测蓄电池单元1.5电压情况，由外网供电为蓄电池单元1.5充电蓄能。本发明应急反应快，当控制器单元2.4检测到外网供电中断后，立即启动甲醇重整制氢系统2到燃料电池系统1能正常发电耗时不超过10分钟。
本发明以甲醇为含氢储能媒介，比直接用高压氢气瓶储存氢气更安全、更可靠，再加上整个系统集成度高、储能容量大、易操作、燃料补充便捷和污染少等优点，特别适合移动通信基站配套。

Claims (3)

1.一种一体式甲醇重整燃料电池系统，它由氢气管路单元（1.1）、电堆发电单元（1.2）、空气供给单元（1.3）、DC/DC转换单元（1.4）、蓄电池单元（1.5）、重整器单元（2.1）、冷却器单元（2.2）、缓冲储氢单元（2.3）、控制器单元（2.4）、甲醇加注单元（3.1）、甲醇泵（3.2）、甲醇存储单元（3.3）和直流母排（4）组成；其特征在于：所述甲醇加注单元（3.1）与甲醇存储单元（3.3）之间通过甲醇泵（3.2）相连构成燃料供给系统（3）；所述重整器单元（2.1）、冷却器（2.2）、缓冲储氢单元（2.3）和控制器单元（2.4）共同组成甲醇重整制氢系统（2）；所述氢气管路单元（1.1）、电堆发电单元（1.2）、空气供给单元（1.3）、DC/DC转换单元（1.4）和蓄电池单元（1.5）组成燃料电池系统（1）；所述DC/DC转换单元（1.4）和控制器单元（2.4）共同连接直流母排（4）构成统一供电通道。
2.根据权利要求1所述的一体式甲醇重整燃料电池系统，其特征在于：所述控制器单元（2.4）具有GPRS通讯功能，该功能一方面调控燃料供给系统（3）向重整器单元（2.1）供应产氢的燃料量，另一方面做到同步调控甲醇制氢系统（2）的氢气产量和燃料电池系统（1）的工作状态。
3.根据权利要求1所述的一体式甲醇重整燃料电池系统，其特征在于：所述甲醇加注单元（3.1）设有快速接插头。
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