CN109980253A - 一种基于固体氢技术的充电设施系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于固体氢技术的充电设施系统，包括：氢气发生系统、燃料电池系统及电力系统，所述氢气发生系统包括有氢发舱，与氢发舱并联式连通有固体氢、水壶及冷却装置；所述燃料电池系统包括燃料电池、与燃料电池并联式连通有空气压缩机及冷却装置。根据本发明，氢发舱技术可以有效实现氢气的生成和控制，按需提供氢气，无需高压低温条件去存放氢气，燃料电池系统作为发电装置，使得充电设施的地点更灵活，不会受到电厂和线路的限制，且减少线路中电力损耗。在固体氢储备足够的情况下，发电不会受到限制，不会出现停电的状况，采用可充电电池调峰，应对各种充电场景更灵活，燃料电池发电，清洁无污染，发电效率高。
Description
技术领域
本发明涉及充电设施技术领域，特别涉及一种基于固体氢技术的充电设施系统。
背景技术
充电设施的电力来源于国家电网，受制于线路和电厂供电。例如居民区的充电设施：充电桩和插座用于新能源车和电动车充电。另外，随着石油的不断消耗，需要寻找替代能源，此时储能丰富干净清洁的氢气进入了我们的视野中，燃料电池这一能更好发挥氢气能量优势的装置也随之发展起来。通过燃料电池发电，建立充电设施，从而使得充电设施摆脱线路和供电厂的限制，使得充电更加方便。
当前，电动汽车的发展受到了社会各界的广泛关注。发展电动汽车不仅可以减少社会发展对石油的依赖，而且可以减少城市污染。就像发达的航空运输离不开机场的支撑一样，电动汽车普及应用的关键前提是:必须有方便快捷的充电设施和服务。
但是现在的充电设施存在一定的问题，其一，现在充电设施基本是利用不可再生能源进行发电进而来设置充电设备，一般充电设施摆放的位置相对固定。其二，现有的充电施舍基本上有电线路的设置以及电厂的设置，容易出现停电的情况。
有鉴于此，实有必要开发一种基于固体氢技术的充电设施系统，用以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于固体氢技术的充电设施系统，本发明中氢发舱技术可以有效实现氢气的生成和控制，按需提供氢气，无需高压低温条件去存放氢气，燃料电池系统作为发电装置，使得充电设施的地点更灵活，不会受到电厂和线路的限制，且减少线路中电力损耗。在固体氢储备足够的情况下，发电不会受到限制，不会出现停电的状况，采用可充电电池调峰，应对各种充电场景更灵活，燃料电池发电，清洁无污染，发电效率高，提供了一种基于固体氢技术的充电设施系统，包括：
氢气发生系统、燃料电池系统及电力系统，所述氢气发生系统包括有氢发舱，与氢发舱并联式连通有固体氢、水壶及冷却装置；所述燃料电池系统包括燃料电池、与燃料电池并联式连通有空气压缩机及冷却装置，
其中，氢发舱设有冷液进出口，所述冷液进出口通过管路与冷却装置连接，冷却装置内部设有水泵及换热器，氢发舱内部装置有温度传感器、液位计及泄压阀，与氢发舱并联式连通有固体氢及水壶。
优选的，氢发舱设有进水口，所述进水口通过管路与水壶连接，氢发舱与水壶之间管路中设有电磁阀。
优选的，氢发氢发舱一侧设有氢气出口，所述氢气出口通过管道与燃料电池连接，氢发舱与燃料电池之间管道中设有调压阀。
优选的，燃料电池通过管道与水壶连接，并且燃料电池开设有废气排口。
优选的，空气压缩机及冷却装置与燃料电池通过管道连接，燃料电池位于冷却装置开设有冷却进出口一侧，燃料电池内部设有温度传感器。
优选的，所述电力系统包括逆变器+变压器、充电设施及可充电电池。
优选的，逆变器+变压器与燃料电池、充电设施与可充电电池之间为电连接。
优选的，充电设施包括有充电桩、民用插座及智能系统。
优选的，所述智能系统连接于所述氢发舱系统及燃料电池系统。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：氢发舱技术可以有效实现氢气的生成和控制，按需提供氢气，无需高压低温条件去存放氢气，燃料电池系统作为发电装置，使得充电设施的地点更灵活，不会受到电厂和线路的限制，且减少线路中电力损耗。在固体氢储备足够的情况下，发电不会受到限制，不会出现停电的状况，采用可充电电池调峰，应对各种充电场景更灵活，燃料电池发电，清洁无污染，发电效率高。
附图说明
图1为根据本发明的基于固体氢技术的充电设施系统的原理流程框图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
参照图1，基于固体氢技术的充电设施系统，包括：
氢气发生系统、燃料电池系统及电力系统，所述氢气发生系统包括氢发舱3、固体氢1、水壶4及冷却装置2；所述燃料电池系统包括燃料电池5、空气压缩机6及冷却装置7，燃料电池5包括阳极、阴极、催化剂和质子膜。氢气在电池阳极上通过催化剂作用分解为氢质子和电子，带阳电荷的质子穿过质子隔膜到达阴极，带阴电荷的电子则在外部电路运行，从而产生电能；在阴极上的氧在催化剂作用下和电子、氢离子反应生成水，化学反应原理即为水电解的逆反应，阳极H2→2H++2e-(阳离子)，阴极1/2O2+2e-+2H+＝H2O。根据功率需求，可将多个燃料电池5并联，以增大发电功率。
其中，氢发舱3设有冷液进出口，所述冷液进出口通过管路与冷却装置2连接，冷却装置2内部设有水泵及换热器，氢发舱3内部装置有温度传感器、液位计及泄压阀，氢发舱3通过管道分别连接有固体氢1及水壶4。
氢发舱3作为固体氢1和水反应制氢的容器，材料选取不与氢气发生反应的金属或非金属材料。氢发舱3安装有泄压阀，用于保证内部气压不超过设定值。根据氢发舱的制氢速率、燃料电池5的氢气需求和电力需求，可采取多个氢发舱1并联的形式以满足要求。
氢发舱3内部有温度传感器，用于检测内部温度。固体氢1与水反应放热，温度越高反应越快，但考虑安全，需把反应温度控制在设定值以下。当检测到内部温度超过设定值时，启动冷却装置2，通过水泵带动冷却液流动，并通过换热器换热，对氢发舱3内部降温。
燃料电池5内部有温度传感器，用于检测内部温度。氢氧反应放热，为保护电芯及安全考虑需把反应温度控制在设定值以下。当检测到内部温度超过设定值时，启动冷却装置6，通过水泵带动冷却液流动，并通过换热器换热，对燃料电池电芯降温。
进一步的，氢发舱3设有进水口，所述进水口通过管路与水壶4连接，氢发舱3与水壶4之间的管路设有电磁阀。
进一步的，氢发氢发舱3一侧设有氢气出口，所述氢气出口通过管道与燃料电池5连接，氢发舱3与燃料电池5之间的管道设有调压阀，以满足燃料电池的氢气压力要求。
进一步的，燃料电池5通过管道与水壶4连接，用于氢发舱的原料水补充，并且燃料电池5开设有废气排口，燃料电池5内部未反应完全的氢气及空气中不参与反应的废气通过燃料电池的废气口排出。
空气压缩机6及冷却装置7与燃料电池5通过管道连接，燃料电池5位于冷却装置7一侧开设有冷却进出口，燃料电池5内部设有温度传感器
进一步的，所述电力系统包括逆变器+变压器8、充电设施9及可充电电池10。
进一步的，逆变器+变压器8与燃料电池5、充电设施9及可充电电池10之间为电连接，充电设施9与可充电电池10之间为电连接，燃料电池5发出的直流电通过逆变器+变压器8转变成符合需求电压的交流电。
优选的，充电设施9包括有充电桩、民用插座及智能系统。
进一步的，所述智能系统连接有所述氢发舱系统及燃料电池系统，当所述智能系统启动后燃料电池5，发送使能信号，控制空气压缩机6启动，给燃料电池5供给空气。
进一步的，在燃料电池5输出功率未达到额定需求时，由可充电电池10为用电器辅助供电。在燃料电池5输出功率达到额定需求时，可充电电池10逐步退出供电状态。在燃料电池5输出功率大于额定需求时，富余电力为可充电电池充电10。可充电电池10能起到调峰作用。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种基于固体氢技术的充电设施系统，包括：氢气发生系统、燃料电池系统及电力系统，所述氢气发生系统包括有氢发舱(3)，与氢发舱(3)并联式连通有固体氢(1)、水壶(4)及冷却装置(2)；所述燃料电池系统包括燃料电池(5)，与燃料电池(5)并联式连通有空气压缩机(6)及冷却装置(7)，
其中，氢发舱(3)设有冷液进出口，所述冷液进出口与冷却装置(2)相连通，冷却装置(2)内部设有水泵及换热器，氢发舱(3)内部装置有温度传感器、液位计及泄压阀，与氢发舱(3)并联式连通有固体氢(1)及水壶(4)。
2.如权利要求1所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，氢发舱(3)设有进水口，所述进水口通过管路与水壶(4)连接，氢发舱(3)与水壶(4)之间管路中设有电磁阀。
3.如权利要求1所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，氢发氢发舱(3)一侧设有氢气出口，所述氢气出口通过管道与燃料电池(5)连接，氢发舱(3)与燃料电池(5)之间管道中设有调压阀。
4.如权利要求1所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，燃料电池(5)通过管道与水壶(4)连接，并且燃料电池(5)开设有废气排口。
5.如权利要求1所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，空气压缩机(6)及冷却装置(7)与燃料电池(5)通过管道连接，燃料电池(5)位于冷却装置(7)开设有冷却进出口一侧，燃料电池(5)内部设有温度传感器。
6.如权利要求1所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，所述电力系统包括逆变器+变压器(8)、充电设施(9)及可充电电池(10)。
7.如权利要求6所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，逆变器+变压器(8)与燃料电池(5)、充电设施(9)与可充电电池(10)之间均为电连接。
8.如权利要求6所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，充电设施(9)包括有充电桩、民用插座及智能系统。
9.如权利要求8所述的基于固体氢技术的充电设施系统，其特征在于，所述智能系统连接于所述氢发舱系统及燃料电池系统。
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190705 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |