CN113299961A - 一种装有燃料电池电堆和系统的机柜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种装有燃料电池电堆和系统的机柜，属于燃料电池技术领域。它解决了现有分布式发电装置具有造价高、复杂、使用不便等技术问题。本装有燃料电池电堆和系统的机柜，包括机柜和燃料电池系统，燃料电池系统安装在机柜上，其特征在于，所述的燃料电池系统包括储氢模块、燃料电池模块、散热模块和仪表模块，储氢模块用于燃料电池模块的供氢，散热模块用于燃料电池模块的散热，仪表模块用于检测燃料电池模块的运行状态，所述的机柜包括柜体、上盖和下盖，上盖和下盖均固定在柜体上。本发明具有结构简单耐用，成本低、使用方便等优点。

Description

一种装有燃料电池电堆和系统的机柜
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种机柜，特别是一种装有燃料电池电堆和系统的机柜。
背景技术
燃料电池是一种清洁、高效几乎无污染的能源，它是由氧化剂和还原剂在膜电极反应生成电和水反应物，燃料电池由大量相同的电池元件构成，每一个电池元件单元由一块双极板和膜电极组成。双极板作为整个电池元件的骨骼，起支撑固定、传导电流作用，是燃料电池的重要组成部分之一，双极板两侧制作有密集流道，负责分配燃料、空气及电池堆散热。
燃料电池广泛应用于航天、运输、军事等领域，在民用领域一个重要的用途就是分布式发电，分布式发电也可称为分散式发电、分散型发电、分散发电，是用多种小型，连接电网的设备发电和储能的技术与系统。顾名思义，是属于一种较为分散的发电方式，与分布式发电相对的是集中式发电，燃料电池应用于分布式发电具有能量转换效率高、排出物清洁、无噪声等优点。
传统的分布式发电装置具有造价高、复杂、使用不便等缺点，针对上述问题，需要一种具有结构简单耐用，成本低、使用方便的分布式发电装置，因此，设计出一种装有燃料电池电堆和系统的机柜是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种装有燃料电池电堆和系统的机柜，解决了现有分布式发电装置具有造价高、复杂、使用不便等问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种装有燃料电池电堆和系统的机柜，包括机柜和燃料电池系统，燃料电池系统安装在机柜上，其特征在于，所述的燃料电池系统包括储氢模块、燃料电池模块、散热模块和仪表模块，储氢模块用于燃料电池模块的供氢，散热模块用于燃料电池模块的散热，仪表模块用于检测燃料电池模块的运行状态，所述的机柜包括柜体、上盖和下盖，上盖和下盖均固定在柜体上。
所述的储氢模块包括支架和三个氢气瓶，每个氢气瓶均通过上抱箍和下抱箍安装在支架上，支架固定在机柜上，每个氢气瓶的瓶口均与一高压瓶阀相连接，高压瓶阀分别与氢气进气结构、氢气出气结构相连接。
所述的氢气进气结构包括单向阀和卡套式过滤器，所述的卡套式过滤器的的一端连接氢气加气口，卡套过滤器的另一端连接单向阀，单向阀连接卡套式四通一，卡套式四通一分三路连接三个卡套式三通一，卡套式三通一上面连接有数显压力传感器一，每个卡套式三通一与相对应的高压瓶阀的进气口相连接。
所述的氢气出气结构包括高压减压阀和氢气喷射器，所述的高气压瓶阀的出气口和卡套式三通二连接，卡套式三通二上连接数显压力传感器二，三个卡套式三通二均与卡套式四通二相连接，卡套式四通二连接有高压减压阀，高压减压阀向外连卡套式三通三，卡套式三通三上连接数显压力传感器三，卡套式三通三还与氢喷射器相连接，氢喷射器与燃料电池模块相连接。
采用以上结构，加氢过程如下：氢气从氢气加气口进入，经卡套过滤器、单向阀、卡套式四通一、卡套式三通一和高压瓶阀进入氢气瓶；供氢过程如下：氢气从氢气瓶出来，经卡套式三通二、卡套式四通二、高压减压阀和氢气喷射器进入燃料电池模块。
所述的储氢模块设置在机柜的上端，上盖开有通气孔，确保氢气泄露时的安全。
所述的燃料电池模块包括燃料电池电堆、氢气循环系统、氧化剂循环系统和冷却水循环系统，氢气循环系统、氧化剂循环系统和冷却水循环系统均与燃料电池电堆相连接，柜体上设置有水泵和外接水箱，水泵和外接水箱均与冷却水循环系统相连接，柜体上还设置有空气压缩机和空气滤清器，空气压缩机和空气滤清器均与氧化剂循环系统相连接，氢气循环系统还与储氢模块相连接。
所述的仪表模块包括多功能电流电压表、启动按钮和急停按钮，多功能电流电压表、启动按钮和急停按钮均安装在柜体上，多功能电流电压表、启动按钮和急停按钮均与燃料电池模块相连接，多功能电流电压表能显示电堆的电流、电压和功率，启动按钮和急停按钮用于电堆的启动和停止。
所述的散热模块包括三个散热风扇，柜体的侧面和后面均开设有散热孔，一个散热风扇安装在柜体的后面，两个散热风扇分别安装在柜体的侧面。
采用以上结构，开散热孔的目的是使柜体内空气和周围空气流通，能有更好的散热。
所述的柜体和上盖、下盖采用焊接连接，柜体上还焊接有若干用于支撑加固的槽钢，上盖上通过螺丝连接有四个吊环，下盖通过螺丝连接有四个带有刹车装置的万向轮，所述的柜体上还设置有若干用于安装的隔板。
所述的槽钢上还通过螺丝设置有滑轨槽钢滑，隔板滑动设置在滑轨槽钢上。
采用以上结构，隔板可以在滑轨槽钢上滑入和抽出，方便安装。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：结构简单耐用，成本低、使用方便，且能量转换效率高、排出物清洁、无噪声等优点。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的平面结构示意图。
图3是本发明的储氢模块的立体结构示意图。
图4是本发明拆去部分结构后的立体结构示意图。
图5是本发明拆去部分结构后另一视角的立体结构示意图。
图中，1、柜体；1a、散热孔；2、上盖；2a、通气孔；3、下盖；4、支架；5、氢气瓶；6、上抱箍；7、下抱箍；8、高压瓶阀；9、单向阀；10、卡套式过滤器；11、卡套式四通一；12、卡套式三通一；13、数显压力传感器一；14、高压减压阀；15、氢气喷射器；16、卡套式三通二；17、数显压力传感器二；18、卡套式四通二；19、数显压力传感器三；20、卡套式三通三；21、水泵；22、外接水箱；23、空气压缩机；24、多功能电流电压表；25、启动按钮；26、急停按钮；27、散热风扇；28、吊环；29、万向轮；30、隔板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-5所示，本装有燃料电池电堆和系统的机柜，包括机柜和燃料电池系统，燃料电池系统安装在机柜上，在本实施例中，燃料电池系统包括储氢模块、燃料电池模块、散热模块和仪表模块，储氢模块用于燃料电池模块的供氢，散热模块用于燃料电池模块的散热，仪表模块用于检测燃料电池模块的运行状态，机柜包括柜体1、上盖2和下盖3，上盖2和下盖3均固定在柜体1上。
储氢模块包括支架4和三个氢气瓶5，每个氢气瓶5均通过上抱箍6和下抱箍7安装在支架4上，支架4固定在机柜上，每个氢气瓶5的瓶口均与一高压瓶阀8相连接，高压瓶阀8分别与氢气进气结构、氢气出气结构相连接。
氢气进气结构包括单向阀9和卡套式过滤器10，卡套式过滤器10的的一端连接氢气加气口，卡套过滤器的另一端连接单向阀9，单向阀9连接卡套式四通一11，卡套式四通一11分三路连接三个卡套式三通一12，卡套式三通一12上面连接有数显压力传感器一13，每个卡套式三通一12与相对应的高压瓶阀8的进气口相连接。
氢气出气结构包括高压减压阀14和氢气喷射器15，高气压瓶阀的出气口和卡套式三通二16连接，卡套式三通二16上连接数显压力传感器二17，三个卡套式三通二16均与卡套式四通二18相连接，卡套式四通二18连接有高压减压阀14，高压减压阀14向外连卡套式三通三20，卡套式三通三20上连接数显压力传感器三19，卡套式三通三20还与氢喷射器相连接，氢喷射器与燃料电池模块相连接。
采用以上结构，加氢过程如下：氢气从氢气加气口进入，经卡套过滤器、单向阀9、卡套式四通一11、卡套式三通一12和高压瓶阀8进入氢气瓶5；供氢过程如下：氢气从氢气瓶5出来，经卡套式三通二16、卡套式四通二18、高压减压阀14和氢气喷射器15进入燃料电池模块。
储氢模块设置在机柜的上端，上盖2开有通气孔2a，确保氢气泄露时的安全。
燃料电池模块包括燃料电池电堆、氢气循环系统、氧化剂循环系统和冷却水循环系统，氢气循环系统、氧化剂循环系统和冷却水循环系统均与燃料电池电堆相连接，柜体1上设置有水泵21和外接水箱22，水泵21和外接水箱22均与冷却水循环系统相连接，柜体1上还设置有空气压缩机23和空气滤清器，空气压缩机23和空气滤清器均与氧化剂循环系统相连接，氢气循环系统还与储氢模块相连接。
在本实施例中，在柜子后面有两个开口，上面的是注水口，注水口和水箱加水口连接，下面的是排水口，排水口和水箱的排水口连接；空气进入电堆过程如下：空气从空气接口进入，经过空气滤清器、空气压缩机23、进入电堆内部，空气出在系统内部相应管道排出；冷却水进入电堆内部过程如下：冷却水经水箱、水泵21进入电堆内部，冷却水排出由系统内部相应管道排出。
仪表模块包括多功能电流电压表24、启动按钮25和急停按钮26，多功能电流电压表24、启动按钮25和急停按钮26均安装在柜体1上，多功能电流电压表24、启动按钮25和急停按钮26均与燃料电池模块相连接，多功能电流电压表24能显示电堆的电流、电压和功率，启动按钮25和急停按钮26用于电堆的启动和停止。
散热模块包括三个散热风扇27，柜体1的侧面和后面均开设有散热孔1a，一个散热风扇27安装在柜体1的后面，两个散热风扇27分别安装在柜体1的侧面。
采用以上结构，开散热孔1a的目的是使柜体1内空气和周围空气流通，能有更好的散热。
柜体1和上盖2、下盖3采用焊接连接，柜体1上还焊接有若干用于支撑加固的槽钢，上盖2上通过螺丝连接有四个吊环28，下盖3通过螺丝连接有四个带有刹车装置的万向轮29，柜体1上还设置有若干用于安装的隔板30。
槽钢上还通过螺丝设置有滑轨槽钢滑，隔板30滑动设置在滑轨槽钢上。
采用以上结构，隔板30可以在滑轨槽钢上滑入和抽出，方便安装。
在本实施例中，机柜包括柜体1、上盖2、下盖3、上隔板30、中隔板30、上门、下门、四个槽钢、四个滑轨槽钢、四个吊环28、四个带有刹车装置的万向轮29、两个电堆支撑、两个门把手和四个门铰链，柜体1和上盖2、下盖3、四个槽钢采用焊接连接，四个滑轨槽钢和四个槽钢用螺丝连接。两个电堆支撑和四个槽钢采用螺丝连接，四个吊环28和上盖2用螺丝连接，四个带有刹车装置的万向轮29和下盖3用螺丝连接，储氢模块装配在上隔板30上，空气压缩机23和空气滤清器装在中隔板30上，上隔板30、中隔板30可以滑入滑轨槽钢和抽出，这样装卸部件更方便。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种装有燃料电池电堆和系统的机柜，包括机柜和燃料电池系统，燃料电池系统安装在机柜上，其特征在于，所述的燃料电池系统包括储氢模块、燃料电池模块、散热模块和仪表模块，储氢模块用于燃料电池模块的供氢，散热模块用于燃料电池模块的散热，仪表模块用于检测燃料电池模块的运行状态，所述的机柜包括柜体(1)、上盖(2)和下盖(3)，上盖(2)和下盖(3)均固定在柜体(1)上。
2.根据权利要求1所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的储氢模块包括支架(4)和三个氢气瓶(5)，每个氢气瓶(5)均通过上抱箍(6)和下抱箍(7)安装在支架(4)上，支架(4)固定在机柜上，每个氢气瓶(5)的瓶口均与一高压瓶阀(8)相连接，高压瓶阀(8)分别与氢气进气结构、氢气出气结构相连接。
3.根据权利要求2所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的氢气进气结构包括单向阀(9)和卡套式过滤器(10)，所述的卡套式过滤器(10)的的一端连接氢气加气口，卡套过滤器的另一端连接单向阀(9)，单向阀(9)连接卡套式四通一(11)，卡套式四通一(11)分三路连接三个卡套式三通一(12)，卡套式三通一(12)上面连接有数显压力传感器一(13)，每个卡套式三通一(12)与相对应的高压瓶阀(8)的进气口相连接。
4.根据权利要求3所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的氢气出气结构包括高压减压阀(14)和氢气喷射器(15)，所述的高气压瓶阀的出气口和卡套式三通二(16)连接，卡套式三通二(16)上连接数显压力传感器二(17)，三个卡套式三通二(16)均与卡套式四通二(18)相连接，卡套式四通二(18)连接有高压减压阀(14)，高压减压阀(14)向外连卡套式三通三(20)，卡套式三通三(20)上连接数显压力传感器三(19)，卡套式三通三(20)还与氢喷射器相连接，氢喷射器与燃料电池模块相连接。
5.根据权利要求4所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的储氢模块设置在机柜的上端，上盖(2)开有通气孔(2a)。
6.根据权利要求1所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的燃料电池模块包括燃料电池电堆、氢气循环系统、氧化剂循环系统和冷却水循环系统，氢气循环系统、氧化剂循环系统和冷却水循环系统均与燃料电池电堆相连接，柜体(1)上设置有水泵(21)和外接水箱(22)，水泵(21)和外接水箱(22)均与冷却水循环系统相连接，柜体(1)上还设置有空气压缩机(23)和空气滤清器，空气压缩机(23)和空气滤清器均与氧化剂循环系统相连接，氢气循环系统还与储氢模块相连接。
7.根据权利要求1所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的仪表模块包括多功能电流电压表(24)、启动按钮(25)和急停按钮(26)，多功能电流电压表(24)、启动按钮(25)和急停按钮(26)均安装在柜体(1)上，多功能电流电压表(24)、启动按钮(25)和急停按钮(26)均与燃料电池模块相连接。
8.根据权利要求1所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的散热模块包括三个散热风扇(27)，柜体(1)的侧面和后面均开设有散热孔(1a)，一个散热风扇(27)安装在柜体(1)的后面，两个散热风扇(27)分别安装在柜体(1)的侧面。
9.根据权利要求1所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的柜体(1)和上盖(2)、下盖(3)采用焊接连接，柜体(1)上还焊接有若干用于支撑加固的槽钢，上盖(2)上通过螺丝连接有四个吊环(28)，下盖(3)通过螺丝连接有四个带有刹车装置的万向轮(29)，所述的柜体(1)上还设置有若干用于安装的隔板(30)。
10.根据权利要求9所述的装有燃料电池电堆和系统的机柜，其特征在于，所述的槽钢上还通过螺丝设置有滑轨槽钢滑，隔板(30)滑动设置在滑轨槽钢上。
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