CN110316002A - 一种用于户外应急需求的救能车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于户外应急需求的救能车，在车体内，设有：一个甲醇储存装置，其甲醇出口与一个带有水冷却系统的甲醇燃料电池装置的甲醇进口连接；甲醇燃料电池装置的电力输出端与配电母线相连接，其水冷却系统的出水口与一个余热水箱相连接；一个光伏发电装置，其电力输出端与配电母线相连接；一个储能锂电池装置，其电力输入端和电力输出端分别与配电母线相连接；一个空气制水装置的电力输入端与配电母线相连接。采用智能控制系统对各个子设备进行协调管理，可以同时提供电力、热水和生活饮用水；具备机动性强、能源供应齐全的特点；解决了恶劣环境下的电力供应、热水和生活饮用水问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于户外应急需求的救能车。
背景技术
目前的供能车主要以光伏、柴油发电机为主。作为应急电源，往往受自然环境、柴油机容量的影响，在能源供应方面也只能提供电力一种能源，对于热电联产的设备关注较少，一方面是对应用场景的研究不深，另一方面是对先进发电技术不够了解。
而且，关于供能车的文献往往只关注于供能车的结构组成，且只供应电力，缺乏多种能源的供应。如：专利文献CN207321157U公开了一种光伏电站用供能车，包括供能车主体、固定块、支撑杆和光伏板，只供应光伏电力；专利文献CN108979850A公开了一种集装箱发电机组及发电车，包括集装箱及发电机组，所述发电机组设置于所述集装箱内，只供应柴油发电。
本发明关注于户外应急需求的救能车，集救能车本体、甲醇燃料电池、锂电池、空气制水系统于一体，主要解决偏远地区能源供应问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于户外应急需求的救能车，集救能车本体、甲醇燃料电池、锂电池、空气制水系统于一体，以解决野外地质勘查、军队野外作战所需能源保障，如：电力、热水、饮用水等需求。
本发明的一种用于户外应急需求的救能车，其特征在于，在车体10内，设有：
一个甲醇储存装置1，其甲醇出口与一个带有水冷却系统的甲醇燃料电池装置2的甲醇进口连接；所述甲醇燃料电池装置2的电力输出端与配电母线9相连接，产生的电力送入配电母线9；所述甲醇燃料电池装置2的水冷却系统出水口与一个余热水箱3相连接，出水作为生活用热水储存在所述余热水箱3中；
一个光伏发电装置4，其电力输出端与所述配电母线9相连接，产生的电力送入所述配电母线9；
一个储能锂电池装置5，其电力输入端和电力输出端分别与所述配电母线9相连接，用于储存多余电量，在所述的甲醇燃料电池装置2和光伏发电装置4产生的电量不能满足用电负荷时，所述储能锂电池装置5对外放电；
一个空气制水装置6，其电力输入端与所述配电母线9相连接，采用所述配电母线9输送的电力，将空气中的水蒸汽转化为生活饮用水。
进一步地，考虑到海岛、偏远地区存在缺水的状况，为满足生活饮用水的需求，本发明一种用于户外应急需求的救能车，所述的空气制水装置的工作方法，包括以下步骤：
（1）离心风机把室外湿空气送入蒸发器；
（2）湿空气经过蒸发器时被冷却，温度降低到水的露点温度以下，湿空气中的水蒸气在蒸发器表面形成凝结水；
（3）将收集的凝结水经过滤、消毒后得到健康合格的饮用水。
本发明的空气制水装置的工作方法通过降低温度，使空气中的水蒸气凝结，再通过过滤，消毒等步骤，得到满足健康要求的生活饮用水。
进一步地，本发明的一种用于户外应急需求的救能车，采用智能控制系统通过采集数据来监控所述的甲醇燃料电池装置、余热水箱、光伏发电装置、储能锂电池装置和空气制水装置的运行情况。
本发明主要考虑电、热水、生活饮用水多种能源供应，在保障能源安全供应的同时，对甲醇燃料电池、热水箱、光伏、锂电池、生活制水系统等多种设备进行了系统集成和多能互补优化，通过智能控制系统对各个子设备进行协调管理，具备机动性强、能源供应齐全的特点；解决了偏远地区（如：部队的野战演习、军事训练、高山哨所、边防海岛、舰船、戈壁滩、沼泽地等）野外作业或生存的能源供应问题，解决了这些恶劣环境下的电力供应、生活热水和饮用水问题。另外，本发明作为民用也有非常大的用武之地，如：石油钻井平台、油田及水质差或污染严重的地方，保障电力、热水、生活饮水的供应。
附图说明
图1为本发明的用于户外应急需求的救能车的系统示意图；
其中：1-甲醇储存装置，2-甲醇燃料电池装置，3-余热水箱，4-光伏发电装置，5-储能锂电池装置，6-空气制水装置，
图2为本发明的空气制水装置的工作流程示意图。
图3为本发明的救能车的智能控制系统拓扑图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果作进一步说明，本实施例的内容不能作为限制本发明技术所要保护的范围。
参照附图1所示。
一种用于户外应急需求的救能车，其特征在于，在车体10内，设有：
一个甲醇储存装置1，其甲醇出口与一个带有水冷却系统的甲醇燃料电池装置2的甲醇进口连接；所述甲醇燃料电池装置2的电力输出端与配电母线9相连接，产生的电力送入配电母线9；所述甲醇燃料电池装置2的水冷却系统的进水口为一个自由端，配有独立的水管，可连接外部的自来水，其出水口与一个余热水箱3相连接，出水作为生活用热水储存在所述余热水箱3中；
一个光伏发电装置4，其电力输出端与所述配电母线9相连接，产生的电力送入所述配电母线9；
一个储能锂电池装置5，其电力输入端和电力输出端分别与所述配电母线9相连接，用于储存多余电量，在所述的甲醇燃料电池装置2和光伏发电装置4产生的电量不能满足用电负荷时，所述储能锂电池装置5对外放电；
一个空气制水装置6，其电力输入端与所述配电母线9相连接，采用所述配电母线9输送的电力，将空气中的水蒸汽转化为生活饮用水。
进一步地，所述甲醇燃料电池装置2的水冷却系统的进水口为一个自由端，配有独立的水管，可连接外部的自来水。
进一步地，所述余热水箱3的外部配有电加热装置，当所述水冷却系统的出水温度不足时，可以采用所述电加热装置给所述余热水箱3加热。
进一步地，所述余热水箱3配有出水端7，方便野外生存作业使用生活热水；所述空气制水装置6配有出水端8，方便野外生存作业使用生活饮用水；所述的配电母线9在车体10内设有若干个电力连接端11，用于与外部电源相连接，以补充内部发电量的不足。
进一步地，所述的甲醇燃料电池装置2中，以液体甲醇（CH3OH）作燃料，空气作氧化剂，全氟磺酸膜为电解质；其电化学反如下：
阳极：CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极：1.5O2+6H++6e-→3H2O。
甲醇燃料电池具有低温、快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性；但发电效率大约为40%，因此输入甲醇燃料的能量有一半以上以热的形式排出，造成能量的浪费。此外，由于甲醇燃料电池工作温度较低，大约在110～120℃，其余热的冷却水温度品位较差（一般不超过80℃），无法用作其它用途，因此通过回收利用，可作为生活热水，来提高甲醇燃料电池的综合利用效率。
本发明一种用于户外应急需求的救能车中，其空气制水装置6的工作方法，如图2所示：从配电母线供应的电力，带动压缩机给冷却剂增压；压缩后的冷却剂流入冷凝器，冷却剂在冷凝器对外放热，变成液体；冷却剂液体通过膨胀阀降压后，流入蒸发器蒸发；此时，离心风机把室外湿空气送入蒸发器，冷却剂从湿空气中吸收热量从液体变为气体，将湿空气的温度降低到水的露点温度以下，使得湿空气中的水蒸气在蒸发器表面形成凝结水；将集水器中收集的凝结水经过滤和消毒后得到健康合格的生活饮用水。
进一步地，本发明的救能车，采用智能控制系统通过采集数据来监控所述的甲醇燃料电池装置2、余热水箱3、光伏发电装置4、储能锂电池装置5和空气制水装置6的运行情况，对各个子设备进行协调管理；如图3的拓扑图所示，智能控制系统满足数据监控、顺序启停功能；
智能控制系统的顺序启动模式为：
1.电池投入离网模式；
2.光伏投入；
3.检查水箱是否还有空间存储热水：
3.1如果是，则启动甲醇燃料电池；
3.2如果否，判断系统是否缺电：
3.2.1如果不缺电，燃料电池不启动；
3.2.2如果缺电，打开水箱防水阀门，启动燃料电池；
4.启动结束。
智能控制系统的顺序停止模式为：
1.检查确认水箱疏水阀门已关闭；
2.停运燃料电池；
3.退出光伏发电系统；
4.电池退出运行；
5.停运结束。
Claims (7)
1.一种用于户外应急需求的救能车，其特征在于，在车体（10）内，设有：一个甲醇储存装置（1），其甲醇出口与一个带有水冷却系统的甲醇燃料电池装置（2）的甲醇进口连接；所述甲醇燃料电池装置（2）的电力输出端与配电母线（9）相连接；所述水冷却系统的出水口与一个余热水箱（3）相连接；一个光伏发电装置（4），其电力输出端与所述配电母线（9）相连接；一个储能锂电池装置（5），其电力输入端和电力输出端分别与所述配电母线（9）相连接；一个空气制水装置（6），其电力输入端与所述配电母线（9）相连接。
2.根据权利要求1所述的救能车，其特征在于，所述余热水箱（3）的外部配有电加热装置。
3.根据权利要求1所述的救能车，其特征在于，所述甲醇燃料电池装置（2）的水冷却系统的进水口为一个自由端，配有独立的水管。
4.根据权利要求1所述的救能车，其特征在于，所述余热水箱（3）配有出水端（7）；所述空气制水装置（6）配有出水端（8）；所述的配电母线（9）在车体（10）上设有若干个电力连接端（11）。
5.根据权利要求1所述的救能车，其特征在于，所述的甲醇燃料电池装置（2）中，以液体甲醇作燃料，空气作氧化剂，全氟磺酸膜为电解质。
6.根据权利要求1所述的救能车，其特征在于，所述的空气制水装置（6）的工作方法，包括以下步骤：
（1）离心风机把室外湿空气送入蒸发器；
（2）湿空气经过蒸发器时被冷却，温度降低到水的露点温度以下，湿空气中的水蒸气在蒸发器表面形成凝结水；
（3）将收集的凝结水经过滤、消毒后得到健康合格的饮用水。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的救能车，其特征在于，采用智能控制系统通过采集数据来监控所述的甲醇燃料电池装置（2）、余热水箱（3）、光伏发电装置（4）、储能锂电池装置（5）和空气制水装置（6）的运行情况。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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