CN114373960B - 一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，属于燃料电池技术领域，其包括主体框架，所述主体框架的内壁固定连接有安装中板。该基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，利用加热扇和电热阻丝产生热气流，通过出气管传输到加热罩内部的曲型加热孔道内，对非气态储氢材料释放提供热量，同时残余热量的气流通过循环管至加热扇内进行循环加热，通过控制加热扇和电热阻丝改变气流的流速与气流温度，改变非气态氢释放的速度并降低氢气释放所需能耗，从而使得系统运行状态始终与释放出的气体量进行匹配，并且依据燃料电池输出功率曲线特性反馈调节供氢系统的速度和释放量，从而满足叉车应用需求。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池发动机技术领域，具体为一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统。
背景技术
氢燃料电池一般以质子交换膜、双电极组成，是通过氢和氧反应产生水和电的装置。反应过程不涉及中间装置，能源效率高，并且反应产物只有水，不污染环境，属于真正无污染零排放。质子交换膜燃料电池是机械工程车辆等的理想能源。
氢燃料电池发动机主要组成部件有电堆、氢气系统、管路、DC/DC、冷却系统以及空气系统。由于气态氢气对压力储氢瓶要求较高，给其储运都带来较多难题，如能使用非气态的供氢装置如金属储氢、液态储氢等则可以大幅减少氢气储运的成本。目前针对非气态储氢装置的氢燃料电池叉车都没有系统规划布局，各个系统零部件布置分散，管路、线束连接困难，对氢气罐安装维修不够便利，且非气态供氢释放氢气需要吸收热量，释放速度难以满足叉车使用需求，是目前亟待解决的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了克服现有技术的上述难题，本发明提供了一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，依据非气态供氢系统和叉车用燃料电池系统特性进行系统规划布局，并充分利用余热等降低供氢系统加热的能量损耗，并且依据燃料电池输出功率曲线特性反馈调节供氢系统的速度和释放量，从而满足叉车应用需求。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，包括主体框架，所述主体框架的内壁固定连接有安装中板，所述主体框架的右侧面固定连接有散热冷却水箱，所述主体框架内壁下表面的左侧固定连接有DC/DC，所述主体框架内壁下表面的右侧面固定连接有燃料电池发动机，所述安装中板的上表面固定连接有两个放置底板，所述放置底板的上表面设置有供氢系统，所述主体框架内壁的正面固定连接有四个固定板，所述主体框架内壁的上表面固定连接有四个限位伸缩杆，四个限位伸缩杆的底端与同一个调节倾斜板的上表面固定连接，所述主体框架内壁的上表面与安装中板的上表面通过轴承转动连接有同一个调节螺纹杆，所述调节倾斜板的上表面螺纹连接在调节螺纹杆的外表面。
作为本发明的进一步方案：所述固定板的内壁滑动连接有调节滑杆，对应两个调节滑杆相互靠近的一端均固定连接固定夹板。
作为本发明的进一步方案：所述固定夹板的左侧面设置有橡胶垫，所述调节滑杆的外表面套接有复位弹簧。
作为本发明的进一步方案：所述复位弹簧的左右两端分别固定连接在固定夹板的外表面与固定板的左侧面。
作为本发明的进一步方案：所述调节滑杆的右端设置有滚轮，所述滚轮的外表面与调节倾斜板的内壁紧密贴合。
作为本发明的进一步方案：所述放置底板的上表面设置有滚球，所述调节倾斜板的内壁为倾斜状。
作为本发明的进一步方案：所述主体框架的下表面固定连接有两个固定块，所述主体框架的下方设置有安装板，所述安装板的内壁滑动连接有两个固定L型杆，所述固定L型杆的右端为倾斜状，所述固定L型杆的底端通过轴承转动连接有滚轴。
作为本发明的进一步方案：所述安装板内壁的正面与内壁的背面通过轴承转动连接有同一个调节固定螺杆，所述安装板的内壁滑动连接有调节V型板，所述调节V型板的内壁螺纹连接在调节固定螺杆的内壁，所述固定L型杆的左侧面与安装板内壁的左侧面固定连接有同一个伸缩弹簧。
作为本发明的进一步方案：所述放置底板的上表面固定连接有加热罩，所述加热罩的内部开设有曲型加热孔道，所述主体框架的上表面固定连接有加热扇，所述加热扇的内壁设置有电热阻丝，所述加热扇的输出端固定连接有两个出气管，所述出气管远离加热扇的一端固定连接在对应加热罩的输入口，所述加热扇的输入端固定连接有两个循环管，所述循环管远离加热扇的一端固定连接在对应加热罩的输出口固定连接。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、该基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，通过设置有调节倾斜板、调节螺纹杆、限位伸缩杆、固定板、调节滑杆、复位弹簧和固定夹板，供氢系统长期使用需要进行拆卸更换或维护时，通过旋转调节螺纹杆使调节倾斜板在限位伸缩杆的限位下向上滑动，由于调节倾斜板的内壁为倾斜状，调节滑杆在复位弹簧的反作用力下会使滚轮的外表面与调节倾斜板的内壁紧密贴合，从而使两侧的固定夹板向两侧滑动，解除对供氢系统供氢系统的固定，反向旋转调节螺纹杆即可对供氢系统进行固定，通过利用滚球可减少供氢系统外表面与放置底板上表面的摩擦，保护供氢系统外表面的保护层不被破坏，降低了安装拆卸工作的繁琐程度，从而提高了对供氢系统的维维护或更换效率。
2、该基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，通过设置有主体框架和安装中板，通过将DC/DC、燃料电池发动机、散热冷却水箱和供氢系统的合理设计安装，整体用于专用叉车整车安装，便于整车安装，有效提高了安装和维修效率。
3、该基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，通过设置有安装板、固定L型杆、调节V型板和伸缩弹簧，在安装该叉车用燃料电池系统时，首先将固定块插入到安装板的上表面，通过旋转调节固定螺杆带动调节V型板向背面方向滑动，调节V型板的内壁会挤压两侧的滚轴带动对应的固定L型杆向中部滑动，从而使固定L型杆插入到固定块的内壁即可将该叉车用燃料电池系统固定，便于工作人员对该叉车用燃料电池系统进行安装和拆卸，从而提高了维修效率。
4、该基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，通过设置有加热扇、加热罩、电热阻丝、出气管和循环管，通过利用加热扇和电热阻丝产生热气流，利用出气管传输到加热罩内部的曲型加热孔道内，对供氢系统内部的非气态储氢材料释放提供热量，还残余热量的气流通过循环管循环到加热扇内进行循环加热，避免热量流失大幅度降低非气态供氢系统释放氢气所需的能耗，通过控制加热扇和电热阻丝改变气流的流速与气流温度，从而调节非气态氢释放的速度，使得系统运行状态始终与释放出的气体量进行匹配。并且依据燃料电池输出功率曲线特性反馈调节供氢系统的速度和释放量，从而满足叉车应用需求。
附图说明
图1为本发明正视剖面的结构示意图；
图2为本发明放置底板放大的结构示意图；
图3为本发明图2中A处放大的结构示意图；
图4为本发明安装板放大的结构示意图；
图5为本发明调节V型板俯视的结构示意图；
图6为本发明加热扇放大的的结构示意图；
图7为本发明加热罩左视剖面的结构示意图；
图中：1主体框架、2安装中板、3DC/DC、4燃料电池发动机、5散热冷却水箱、6橡胶垫、7放置底板、8供氢系统、9调节倾斜板、10调节螺纹杆、11限位伸缩杆、12固定板、13调节滑杆、14滚轮、15复位弹簧、16固定夹板、17滚球、18安装板、19固定块、20固定L型杆、21滚轴、22调节V型板、23调节固定螺杆、24伸缩弹簧、25加热扇、26加热罩、27电热阻丝、28出气管、29循环管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，包括主体框架1，主体框架1的内壁固定连接有安装中板2，主体框架1的右侧面固定连接有散热冷却水箱5，主体框架1内壁下表面的左侧固定连接有DC/DC3，主体框架1内壁下表面的右侧面固定连接有燃料电池发动机4，安装中板2的上表面固定连接有两个放置底板7，放置底板7的上表面设置有供氢系统8，通过设置有主体框架1和安装中板2，通过将DC/DC3、燃料电池发动机4、散热冷却水箱5和供氢系统8都安装在主体框架1的内部或主体框架1的外表面，整体用于专用叉车整车安装，便于整车安装，有效提高了安装和维修效率，主体框架1内壁的正面固定连接有四个固定板12，主体框架1内壁的上表面固定连接有四个限位伸缩杆11，四个限位伸缩杆11的底端与同一个调节倾斜板9的上表面固定连接，主体框架1内壁的上表面与安装中板2的上表面通过轴承转动连接有同一个调节螺纹杆10，调节倾斜板9的上表面螺纹连接在调节螺纹杆10的外表面，通过设置有调节倾斜板9、调节螺纹杆10、限位伸缩杆11、固定板12、调节滑杆13、复位弹簧15和固定夹板16，供氢系统8长期使用需要进行拆卸更换或维护时，通过旋转调节螺纹杆10使调节倾斜板9在限位伸缩杆11的限位下向上滑动，由于调节倾斜板9的内壁为倾斜状，调节滑杆13在复位弹簧15的反作用力下会使滚轮14的外表面与调节倾斜板9的内壁紧密贴合，从而使两侧的固定夹板16向两侧滑动，解除对供氢系统8的固定，反向旋转调节螺纹杆10即可对供氢系统8进行固定，降低了安装拆卸工作的繁琐程度，从而提高了对供氢系统8的维维护或更换效率，非气态储氢包含金属固态储氢、液态储氢、液氢、液氨、醇类储氢系统。
具体的，如图2所示，固定板12的内壁滑动连接有调节滑杆13，对应两个调节滑杆13相互靠近的一端均固定连接固定夹板16，固定夹板16的左侧面设置有橡胶垫6，调节滑杆13的外表面套接有复位弹簧15，复位弹簧15的左右两端分别固定连接在固定夹板16的外表面与固定板12的左侧面。
具体的，如图3所示，调节滑杆13的右端设置有滚轮14，滚轮14的外表面与调节倾斜板9的内壁紧密贴合，放置底板7的上表面设置有滚球17，调节倾斜板9的内壁为倾斜状，通过利用滚球17可减少供氢系统8外表面与放置底板7上表面的摩擦，保护供氢系统8外表面的保护层不被破坏。
具体的，如图5所示，主体框架1的下表面固定连接有两个固定块19，主体框架1的下方设置有安装板18，安装板18的内壁滑动连接有两个固定L型杆20，固定L型杆20的右端为倾斜状，固定L型杆20的底端通过轴承转动连接有滚轴21，安装板18内壁的正面与内壁的背面通过轴承转动连接有同一个调节固定螺杆23，安装板18的内壁滑动连接有调节V型板22，调节V型板22的内壁螺纹连接在调节固定螺杆23的内壁，固定L型杆20的左侧面与安装板18内壁的左侧面固定连接有同一个伸缩弹簧24，通过设置有安装板18、固定L型杆20、调节V型板22和伸缩弹簧24，在安装该叉车用燃料电池系统时，首先将固定块19插入到安装板18的上表面，通过旋转调节固定螺杆23带动调节V型板22向背面方向滑动，调节V型板22的内壁会挤压两侧的滚轴21带动对应的固定L型杆20向中部滑动，从而使固定L型杆20插入到固定块19的内壁即可将该叉车用燃料电池系统固定，便于工作人员对该叉车用燃料电池系统进行安装和拆卸，从而提高了维修效率。
具体的，如图6所示，放置底板7的上表面固定连接有加热罩26，加热罩26的内部开设有曲型加热孔道，主体框架1的上表面固定连接有加热扇25，加热扇25的内壁设置有电热阻丝27，加热扇25的输出端固定连接有两个出气管28，出气管28远离加热扇25的一端固定连接在对应加热罩26的输入口，加热扇25的输入端固定连接有两个循环管29，循环管29远离加热扇25的一端固定连接在对应加热罩26的输出口固定连接，由于非气态储氢材料释放需要吸收热量，通过利用加热扇25和电热阻丝27产生热气流，通过出气管28传输到加热罩26内部的曲型加热孔道内，对供氢系统8内部的非气态储氢材料释放提供热量，还残余热量的气流通过循环管29循环到加热扇25内进行循环加热，避免热量流失，通过控制加热扇25和电热阻丝27改变气流的流速与气流温度，从而改变非气态氢释放的速度，从而使得系统运行状态始终与释放出的气体量进行匹配。
本发明的工作原理为：
S1.在供氢系统8长期使用需要进行拆卸更换或维护时，通过旋转调节螺纹杆10使调节倾斜板9在限位伸缩杆11的限位下向上滑动，由于调节倾斜板9的内壁为倾斜状，调节滑杆13在复位弹簧15的反作用力下会使滚轮14的外表面与调节倾斜板9的内壁紧密贴合，从而使两侧的固定夹板16向两侧滑动，解除对供氢系统8的固定，反向旋转调节螺纹杆10即可对供氢系统8进行固定，通过利用滚球17可减少供氢系统8外表面与放置底板7上表面的摩擦。
S2.在安装该叉车用燃料电池系统时，首先将固定块19插入到安装板18的上表面，通过旋转调节固定螺杆23带动调节V型板22向背面方向滑动，调节V型板22的内壁会挤压两侧的滚轴21带动对应的固定L型杆20向中部滑动，从而使固定L型杆20插入到固定块19的内壁即可将该叉车用燃料电池系统固定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明
中的具体含义。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，包括主体框架(1)，其特征在于：所述主体框架(1)的内壁固定连接有安装中板(2)，所述主体框架(1)的右侧面固定连接有散热冷却水箱(5)，所述主体框架(1)内壁下表面的左侧固定连接有DC/DC(3)，所述主体框架(1)内壁下表面的右侧面固定连接有燃料电池发动机(4)，所述安装中板(2)的上表面固定连接有两个放置底板(7)，所述放置底板(7)的上表面设置有供氢系统(8)，所述主体框架(1)内壁的正面固定连接有四个固定板(12)，所述固定板(12)的内壁滑动连接有调节滑杆(13)，对应两个调节滑杆(13)相互靠近的一端均固定连接固定夹板(16)；所述固定夹板(16)的左侧面设置有橡胶垫(6)，所述调节滑杆(13)的外表面套接有复位弹簧(15)；所述复位弹簧(15)的左右两端分别固定连接在固定夹板(16)的外表面与固定板(12)的左侧面；
所述主体框架(1)内壁的上表面固定连接有四个限位伸缩杆(11)，四个限位伸缩杆(11)的底端与同一个调节倾斜板(9)的上表面固定连接，所述主体框架(1)内壁的上表面与安装中板(2)的上表面通过轴承转动连接有同一个调节螺纹杆(10)，所述调节倾斜板(9)的上表面螺纹连接在调节螺纹杆(10)的外表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，其特征在于：所述调节滑杆(13)的右端设置有滚轮(14)，所述滚轮(14)的外表面与调节倾斜板(9)的内壁紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，其特征在于：所述放置底板(7)的上表面设置有滚球(17)，所述调节倾斜板(9)的内壁为倾斜状。
4.根据权利要求1所述的一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，其特征在于：所述主体框架(1)的下表面固定连接有两个固定块(19)，所述主体框架(1)的下方设置有安装板(18)，所述安装板(18)的内壁滑动连接有两个固定L型杆(20)，所述固定L型杆(20)的右端为倾斜状，所述固定L型杆(20)的底端通过轴承转动连接有滚轴(21)。
5.根据权利要求4所述的一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，其特征在于：所述安装板(18)内壁的正面与内壁的背面通过轴承转动连接有同一个调节固定螺杆(23)，所述安装板(18)的内壁滑动连接有调节V型板(22)，所述调节V型板(22)的内壁螺纹连接在调节固定螺杆(23)的内壁，所述固定L型杆(20)的左侧面与安装板(18)内壁的左侧面固定连接有同一个伸缩弹簧(24)。
6.根据权利要求4所述的一种基于非气态供氢装置的叉车用燃料电池系统，其特征在于：所述放置底板(7)的上表面固定连接有加热罩(26)，所述加热罩(26)的内部开设有曲型加热孔道，所述主体框架(1)的上表面固定连接有加热扇(25)，所述加热扇(25)的内壁设置有电热阻丝(27)，所述加热扇(25)的输出端固定连接有两个出气管(28)，所述出气管(28)远离加热扇(25)的一端固定连接在对应加热罩(26)的输入口，所述加热扇(25)的输入端固定连接有两个循环管(29)，所述循环管(29)远离加热扇(25)的一端固定连接在对应加热罩(26)的输出口固定连接。
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Application publication date: 20220419 Assignee: Zhongguancun Technology Leasing Co.,Ltd. Assignor: Tianjin New Hydrogen Power Technology Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980042462 Denomination of invention: A Fuel Cell System for Forklifts Based on Non gaseous Hydrogen Supply Devices Granted publication date: 20230324 License type: Exclusive License Record date: 20230922 |
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