CN105932315A - 一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，包括氢燃料电池构成的电堆，所述电堆通过气管分别连接进气阀和排气阀，进气阀的进气端通过气管连接氢气罐，所述电堆的正负极连接电源控制箱，电源控制箱输出稳定电压，所述氢气罐上设置有连接电源控制箱的高压传感器，所述进气阀和排气阀由电源控制箱连接控制。所述电堆上设有与电源控制箱连接的温度探头，电源控制箱还连接控制一风扇。所述电源控制箱还连接控制一加湿器，所述加湿器内设有与电源控制箱连接的液位变送器。所述电源控制箱内设有无线通信模块，与控制中心通信连接。本发明采用自能源模式，应用灵活度高，保证公共设施正常运行。

Description

一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统
技术领域
本发明涉及城市公共设施供电，一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统。
背景技术
随着我国城镇化进程不断推进、城市日益成为一个人、财、物、信息不断流动膨胀的巨复杂系统。为了有效提高城市管理智能化水平、实现城市可持续发展，我国已经明确提出建设智慧城市的战略目标，将不断完善城市导向标识系统等公共设施体系。为使此类设施正常运行，必须提供相应的能源供给，但目前供能方式在实际使用中存在以下不足。
1．供能方式受限较多。因公共设施分布广且多在户外，如采用外能源供给方式，则往往需要长距离敷设管线，除工程量较大外，还存在能源输送耗费与光电污染；如采用自能源供给方式，因设备能耗与现有电池容量问题，造成电池周期更换周期过短、管理成本高昂，还存在废旧电池环境污染问题。
2．维护修理不便。目前的供能方式未实现联网智能化，一旦出现故障，只能依赖人工报修、逐点排查，反应时间很长、系统稳定性低。
3．由此，随着我国公共设施体系的持续完善，如何同步完善供能方式是一个重要课题，必须对现有方式进行改进升级。
发明内容
本发明目的是：提供一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，清洁化、智能化、适用性强，用以承担城市公共设施体系运转的能源供给。
本发明的技术方案是：
一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，包括氢燃料电池构成的电堆，所述电堆通过气管分别连接进气阀和排气阀，进气阀的进气端通过气管连接氢气罐，所述电堆的正负极连接电源控制箱，电源控制箱输出稳定电压，其特征在于：所述氢气罐上设置有连接电源控制箱的高压传感器，所述进气阀和排气阀由电源控制箱连接控制。
优选的，所述电堆上设有与电源控制箱连接的温度探头，电源控制箱还连接控制一风扇。
优选的，所述电源控制箱还连接控制一加湿器，所述加湿器内设有与电源控制箱连接的液位变送器。
优选的，所述自能源系统安装于城市导向标识系统的支架所在位置的地下。
优选的，所述电源控制箱内设有无线通信模块，与控制中心通信连接。
本发明的优点是：
1．本发明采用自能源模式，应用灵活度高。在发生重大灾难等极端情况下，市政通讯电力等系统一旦瘫痪，公共设施体系将全面失效，造成内部难以自救、外界难以施救，因而错过救援黄金时间。本发明采用自能源模式，故不受此类影响，可保证公共设施正常运行，在灾难救援中可发挥无可替代的作用；
2．本发明采用超纯度液氢为燃料，反应产物则为水可直接排放，对环境的污染近乎降为零，燃料补给亦十分简便，各终端通过无线网络系统相连，低电量时可自动向控制中心预警，维护成本低廉；
3．本发明产生的是直流电，可根据设备载荷任意串联层叠以满足用电设备需求，自由度高。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的智慧城市氢燃料电池智能自能源系统的原理图。
具体实施方式
本发明应用电解水的逆反应原理，使用99.9999%的超纯度液氢作为燃料，由单个电池串联构成可用于供能的电堆。
单个电池由阳极、阴极及质子交换膜组成，称为MEA膜电极，其阴阳两极为喷涂有Nafion溶液及Pt催化剂的碳纤维电极纸，分别置于质子交换膜两侧，质子交换膜拥有允许质子通过的特性。电池工作时，在两极Pt催化剂的作用下，氢燃料在阳极发生电离作用，产生的氢离子（即质子）直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子则只能通过外电路才能到达阴极，在此过程中即产生直流电；在阴极，氢燃料与外界的氧气化合产生水，由此反应持续进行。
单个电池的发电电压理论上限为1.23V，接有负载时输出电压通常在0.5-1V之间。根据供能设备的设计电压，串联层叠对应数量的单个电池，即可构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆（简称电堆）。
如图1所示，本发明所揭示的智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，包括氢燃料电池构成的电堆，所述电堆通过气管分别连接进气阀和排气阀，进气阀的进气端通过气管连接氢气罐，所述电堆的正负极连接电源控制箱，电源控制箱输出稳定电压，所述氢气罐上设置有连接电源控制箱的高压传感器，所述进气阀和排气阀由电源控制箱连接控制。所述电源控制箱内设有无线通信模块，与控制中心通信连接。高压传感器采集氢气罐内的压强数据，电源控制箱根据压强数据判断剩余氢气含量，当氢气含量不足，或低于设定值时，通过无线网络向控制中心发出报警，提醒更换氢气罐。
所述电堆上设有与电源控制箱连接的温度探头，电源控制箱还连接控制一风扇。温度探头采集电堆的温度数据过高时，电源控制箱控制开启风扇，对电堆进行散热降温，
所述电源控制箱还连接控制一加湿器，所述加湿器内设有与电源控制箱连接的液位变送器，当加湿器内的水位降低到设定值时，电源控制箱通过无线网络向控制中心发出报警，提醒加水。
所述自能源系统安装于城市导向标识系统的支架所在位置的地下，方便就地供电。在发生重大灾难等极端情况下，市政通讯电力等系统一旦瘫痪，公共设施体系将全面失效，造成内部难以自救、外界难以施救，因而错过救援黄金时间。本发明采用自能源模式，故不受此类影响，可保证公共设施正常运行，在灾难救援中可发挥无可替代的作用。
本发明采用超纯度液氢为燃料，反应产物则为水可直接排放，对环境的污染近乎降为零，燃料补给亦十分简便，各终端通过无线网络系统相连，低电量时可自动向控制中心预警，维护成本低廉。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，包括氢燃料电池构成的电堆，所述电堆通过气管分别连接进气阀和排气阀，进气阀的进气端通过气管连接氢气罐，所述电堆的正负极连接电源控制箱，电源控制箱输出稳定电压，其特征在于：所述氢气罐上设置有连接电源控制箱的高压传感器，所述进气阀和排气阀由电源控制箱连接控制。
2.根据权利要求1所述的智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，其特征在于：所述电堆上设有与电源控制箱连接的温度探头，电源控制箱还连接控制一风扇。
3.根据权利要求1所述的智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，其特征在于：所述电源控制箱还连接控制一加湿器，所述加湿器内设有与电源控制箱连接的液位变送器。
4.根据权利要求1所述的智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，其特征在于：所述自能源系统安装于城市导向标识系统的支架所在位置的地下。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的智慧城市氢燃料电池智能自能源系统，其特征在于：所述电源控制箱内设有无线通信模块，与控制中心通信连接。
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