CN109606174A - 面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种面向小型设备的太阳能‑氢燃料电池野外充电桩。该充电桩包括太阳能电池板、铅蓄电池、水箱、储氢罐、氢燃料电池、电源输出接口和充电桩外壳；太阳能电池板的输出端分别与铅蓄电池，以及水箱内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；铅蓄电池的输出端分别与水箱内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；电源输出接口设置在充电桩外壳上，并与氢燃料电池的输出端连接；所述水箱的氢气生成装置通过输氢管与储气罐的进气端连通；所述储氢罐的出气端与氢燃料电池连通，所述氢燃料电池上设有进气口。本发明充电桩体积小，保证了发电功率的同时，成本相较传统充电桩低，可供户外电子设备、田间/野外作业无人机、电动车等小型设备充电。
Description
技术领域
本发明属于混合燃料电池充电桩技术领域，涉及一种面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩。
背景技术
近年来，随着科技飞速发展，各种充电设备日新月异，其中，尤其是移动电源的发展更为迅速。移动电源(Mobile Power Pack，MPP)，也叫充电宝、旅行充电器等，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机、平板电脑等数码设备随时随地充电。一般由锂电芯(或者干电池，较少见)作为储电单元，使用方便快捷。但移动电源的安全隐患大，可储存电量极为有限，且移动电源采用的18650电芯和聚合物电芯都对环境有很大污染。
最近几年，国内外为给电动汽车提供电能，建设了充电基础设施，但都处于前期发展阶段，且建造成本高。充电基础设施是指为电动汽车提供电能补给的各类充换电设施，是新型的城市基础设施，包括各类集中式充换电站和分散式充电桩，主要有特斯拉充电装置等。但是这些充电基础设施不能设置在无电线电缆的地方，一般设置在城市中心或离城市较近的郊区，这是一大缺陷；且其也不太环保，不符合当今世界的发展主题。
太阳能、氢能等新型能源因其储量巨大、效率高、无污染、无排放等优势，日益受到世界各国的重视，采用太阳能电池、燃料电池等作为无污染绿色能源应运而生。但单纯采用太阳能或燃料电池，由于电源本身的特性，在充电桩设计中往往需要付出巨大的代价来适应新能源系统的需求。目前国内外的主流研究方向集中于太阳能/氢能混合动力用于汽车或无人机方面，而面向诸如手机、电动自行车等小型设备的环保混合能源充电桩，还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其采用清洁、环保的新型能源，充电桩体积小，保证发电功率的同时，成本相较传统充电桩低。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，该充电桩包括太阳能电池板1、铅蓄电池2、水箱3、储氢罐4、氢燃料电池5、电源输出接口6和充电桩外壳7。
所述太阳能电池板1设置在充电桩外壳7的外部。
所述铅蓄电池2、水箱3、储氢罐4和氢燃料电池5设置在充电桩外壳7的内部；所述水箱3内设有氧气生成装置和氢气生成装置；所述太阳能电池板1的输出端分别与铅蓄电池2，以及水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；所述铅蓄电池2的输出端分别与水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；所述电源输出接口6与氢燃料电池5的输出端连接；所述水箱3的氢气生成装置通过输氢管33与储气罐4的进气端连通；所述储氢罐4的出气端与氢燃料电池5连通，所述氢燃料电池5上设有进气口51。
所述水箱3上设有与氧气生成装置连通的排气口31。
所述水箱3设有补水口32。
所述氢燃料电池5上设有水循环管52，所述水循环管52与水箱3连接。
所述储氢罐4的体积为1L。
所述水箱3的容量为2L。
所述太阳能电池板1设置在充电桩外壳7的外部顶端。
所述电源输出接口6设置在充电桩外壳7上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明以清洁、环保的太阳能为特点，太阳光能通过太阳能板吸收，利用光电效应的原理，将太阳能转化为电能，储存在蓄电池中；氢是地球上储量最丰富的元素之一，可用太阳能板产生的电能电解水来制备氢气，且产物环保无污染。氢气作为燃料电池的原料之一，通过质子交换膜与空气中的氧气反应，产生电荷，构成高效率的氢燃料电池，实现氢能转化为电能，可供户外电子设备、田间/野外作业无人机、电动车等小型设备充电。本发明充电桩体积小，保证了发电功率的同时，成本相较传统充电桩低。
附图说明
图1为本发明的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩的主视图；
图2为本发明的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩的立体结构示意图；
图3为本发明的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩的使用状态示意图。
其中的附图标记为：
1 太阳能电池板
2 铅蓄电池
3 水箱
31 排气口
32 补水口
33 输氢管
4 储氢罐
5 氢燃料电池
51 进气口
52 水循环管
6 电源输出接口
7 充电桩外壳
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1和图2所示，一种面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，包括太阳能电池板1、铅蓄电池2、水箱3、储氢罐4、氢燃料电池5、电源输出接口6和充电桩外壳7。
所述太阳能电池板1设置在充电桩外壳7的外部顶端。
所述铅蓄电池2、水箱3、储氢罐4和氢燃料电池5设置在充电桩外壳7的内部。所述水箱3内设有氧气生成装置和氢气生成装置。所述太阳能电池板1的输出端分别与铅蓄电池2，以及水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；所述铅蓄电池2的输出端分别与水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置连接。所述电源输出接口6设置在充电桩外壳7上，并与氢燃料电池5的输出端连接。
所述水箱3为电解水的反应场所，其中储存一定量的水，其容量优选为2L。所述水箱3上设有与氧气生成装置连通的排气口31，用于排出电解反应产生的氧气；所述水箱3的氢气生成装置通过输氢管33与储气罐4的进气端连通，将电解反应产生的氢气输送至储气罐4，所述储氢罐4的出气端与氢燃料电池5连通。
所述储氢罐4中储存一定量的纯净氢气，其输出的氢气达到氢燃料电池5发电所要求的压强与流速。储氢罐4的体积优选为1L。
所述氢燃料电池5上设有进气口51，水循环管52的两端分别与氢燃料电池5和水箱3连接，将氢燃料电池5生成的水输送到水箱3中，实现循环利用。
进一步地，所述水箱3设有补水口32，用于向水箱3中补充电解水。
优选地，所述铅蓄电池2的输出端并联一电压比较装置，用于检测铅蓄电池2的电压，并将该电压与铅蓄电池2的额定最低电压或额定饱和电压进行比较；所述太阳能电池板1上设有电路开关控制器，用于控制太阳能电池板1与水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置的电路连通；所述电路开关控制器与电压比较装置的输出端串联。
充电桩中加入铅蓄电池2的目的是避免太阳能电池板1单独发电受到天气、光照时间的限制，从而有效提高生成氢气的效率。
本发明的工作过程如下：
所述太阳能电池板1将太阳能转化为电能，对铅蓄电池2充电；电压比较装置实时检测铅蓄电池2的电压，并将铅蓄电池2的电压与额定最低电压或额定饱和电压进行比较；当铅蓄电池2的电压低于额定最低电压时，电压比较装置向太阳能电池板1的电路开关控制器发送控制信号，电路开关控制器切断太阳能电池板1与水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置的电路，停止对水箱3内的水进行电解，为铅蓄电池2充电，仅由铅蓄电池2继续对水箱3内的水进行电解。当铅蓄电池2的电压达到额定饱和电压时，电压比较装置向太阳能电池板1的电路开关控制器发送控制信号，电路开关控制器连通太阳能电池板1与水箱3内的氧气生成装置和氢气生成装置的电路，太阳能电池板1和铅蓄电池2同时对水箱3内的水进行电解。水箱3内的氢气生成装置将电解反应产生的氢气输送至储气罐4。氢燃料电池5通过质子交换膜，把来自储氢罐4的氢气和由进气口51进入的空气中的氧气分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极；反应过程生成的水由水循环管52输送到水箱3中，实现循环利用。
如图3所示，一般的小型设备(如手机、电动自行车等)与电源输出接口6连接充电。
Claims (8)
1.一种面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：该充电桩包括太阳能电池板(1)、铅蓄电池(2)、水箱(3)、储氢罐(4)、氢燃料电池(5)、电源输出接口(6)和充电桩外壳(7)；
所述太阳能电池板(1)设置在充电桩外壳(7)的外部；
所述铅蓄电池(2)、水箱(3)、储氢罐(4)和氢燃料电池(5)设置在充电桩外壳(7)的内部；所述水箱(3)内设有氧气生成装置和氢气生成装置；所述太阳能电池板(1)的输出端分别与铅蓄电池(2)，以及水箱(3)内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；所述铅蓄电池(2)的输出端分别与水箱(3)内的氧气生成装置和氢气生成装置连接；所述电源输出接口(6)与氢燃料电池(5)的输出端连接；所述水箱(3)的氢气生成装置通过输氢管(33)与储气罐(4)的进气端连通；所述储氢罐(4)的出气端与氢燃料电池(5)连通，所述氢燃料电池(5)上设有进气口(51)。
2.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述水箱(3)上设有与氧气生成装置连通的排气口(31)。
3.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述水箱(3)设有补水口(32)。
4.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述氢燃料电池(5)上设有水循环管(52)，所述水循环管(52)与水箱(3)连接。
5.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述储氢罐(4)的体积为1L。
6.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述水箱(3)的容量为2L。
7.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述太阳能电池板(1)设置在充电桩外壳(7)的外部顶端。
8.根据权利要求1所述的面向小型设备的太阳能-氢燃料电池野外充电桩，其特征在于：所述电源输出接口(6)设置在充电桩外壳(7)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190412 |