CN203491769U - 一种氢燃料电池后备电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氢燃料电池后备电源系统，其解决了现有氢燃料电池体积大、集成化程度低、发电效率低、不能自动控制运行、氢气储存时存在泄漏的隐患的技术问题，其包括燃料电池模块、直流管理单元、系统电控单元、蓄电池、室外散热单元和储氢单元，直流管理单元与燃料电池模块连接，系统电控单元与直流管理单元连接，蓄电池与系统电控单元连接，室外散热单元与系统电控单元连接；燃料电池模块包括电堆、供氢单元、热交换单元和氧化剂供给单元，氧化剂供给单元、供氢单元和热交换单元分别与电堆连接；储氢单元通过汇流排与供氢单元连接。本实用新型广泛应用于应急、后备电源技术领域。

Description

一种氢燃料电池后备电源系统

技术领域

本实用新型涉及一种电源，特别是涉及一种氢燃料电池后备电源系统。

背景技术

氢燃料电池已经成功应用在基站、变电站、电信设备等领域，其作为应急或后备电源使用，具有很多传统电池所不具备的优势。氢燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原理是将氢气送到阳极且被氧化，将氧化剂送到阴极其被还原，氢原子中的电子被分离来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达电池阴极，而电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路。

然而，现有的氢燃料电池体积大、集成化程度低、发电效率低、不能自动控制运行、氢气在储存时存在泄漏的隐患。

发明内容

本实用新型为了解决现有氢燃料电池体积大、集成化程度低、发电效率低、不能自动控制运行、氢气在储存时存在泄漏的隐患的技术问题，提供一种体积小、集成化程度高、发电效率高、能够自动控制运行、储存氢气安全的氢燃料电池后备电源系统。

本实用新型提供一种氢燃料电池后备电源系统，其包括燃料电池模块、直流管理单元、系统电控单元、蓄电池、室外散热单元和储氢单元，直流管理单元与燃料电池模块连接，系统电控单元与直流管理单元连接，蓄电池与系统电控单元连接，室外散热单元与系统电控单元连接；燃料电池模块包括电堆、供氢单元、热交换单元和氧化剂供给单元，氧化剂供给单元、供氢单元和热交换单元分别与电堆连接；储氢单元通过汇流排与供氢单元连接。

优选地，直流管理单元设有两级DC／DC转换电路，两级DC／DC转换电路包括第一级DC／DC转换电路和与第一级DC／DC转换电路连接的第二级DC／DC转换电路。

优选地，汇流排设有控制阀，室外散热单元为风机。

优选地，储氢单元为钢瓶。

本实用新型的有益效果是，体积小，集成化程度高；输出电源稳定，不易受负载变化而波动；本系统运行安全、稳定、可靠，能够有效的在电网电压异常的情况下向基站等负载提供持续电源，并且是自动切换控制；本系统发电效率高、无污染、无噪声，储氢装置能够很安全的储存氢气。

本实用新型进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是直流管理单元的示意图。

附图符号说明：

1.燃料电池模块，2.直流管理单元，3.系统电控单元，4.蓄电池，5.室外散热单元，6.储氢单元，7.汇流排，8.控制阀，9.电堆，10.供氢单元，11.热交换单元，12.氧化剂供给单元，13.直流负载，14.第一级DC／DC转换电路，15.第二级DC／DC转换电路。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括燃料电池模块1、直流管理单元2、系统电控单元3、蓄电池4、室外散热单元5和储氢单元6，燃料电池模块1与直流管理单元2连接，系统电控单元3与直流管理单元2连接，蓄电池4与系统电控单元3连接，室外散热单元5与系统电控单元3连接。

燃料电池模块1包括电堆9、供氢单元10、热交换单元11和氧化剂供给单元12，氧化剂供给单元12与电堆9连接，供氢单元10与电堆9连接，热交换单元11与电堆9连接。

储氢单元6与供氢单元10之间通过汇流排7连接，汇流排7设有控制阀8。

直流管理单元2的输出端连接直流负载13，蓄电池4的输出端与直流负载13连接。

系统电控单元3为整个系统的中央数据处理及控制装置，用于控制整个系统的工作。

室外散热单元5能够在系统电控单元3的控制下对燃料电池模块1、直流管理单元2和系统电控单元3进行散热冷却，尤其是将燃料电池模块1产生的预热排出。推荐使用风机进行风冷，保证燃料电池模块1、直流管理单元2和系统电控单元3的正常工作温度。

燃料电池模块1的氧化剂供给单元12能够对电堆9提供发电用的氧化剂，热交换单元11用于热量传导。

储氢单元6用于储存发电所需的氢气，通常会使用多个国标T40钢瓶，并被安放在室外，有利于解决氢气的安全性和更换气瓶的方便性问题。钢瓶中的氢气通过汇流排7流到供氢单元10中，控制阀8能够控制氢气的流量大小。

直流管理单元2将电堆9输出的直流电整流为稳定的DC220V的直流电，该直流电供给直流负载13使用。直流管理单元2采用两级DC／DC转换电路，第一级DC／DC转换电路14将电堆9输出的直流电转化为DC52V，第二级DC／DC转换电路15将该DC52V升压至DC220V，该DC220V供给直流负载13。直流管理单元2还负责系统的能量管理。第一级DC／DC转换电路14和第二级DC／DC转换电路15使用集成电路芯片，所以集成化程度很高。

直流负载13在正常情况下使用电网电压AC220V变换后的电压DC220V，当发生电网异常断电时，暂时由蓄电池4提供电压给直流负载13，同时系统电控单元3自动控制燃料电池模块1启动，在很短的时间内逐步替代蓄电池4。当燃料电池模块1启动完毕后，除了经过直流管理单元2提供电源给直流负载13外，还向蓄电池4充电。当电网恢复正常重新提供电力时，系统电控单元3自动关闭燃料电池模块1的输出。蓄电池4可以为多个蓄电池组成，优选使用50Ah的电池。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氢燃料电池后备电源系统，包括燃料电池模块，其特征在于，还包括直流管理单元、系统电控单元、蓄电池、室外散热单元和储氢单元，所述直流管理单元与所述燃料电池模块连接，所述系统电控单元与所述直流管理单元连接，所述蓄电池与所述系统电控单元连接，所述室外散热单元与所述系统电控单元连接；所述燃料电池模块包括电堆、供氢单元、热交换单元和氧化剂供给单元，所述氧化剂供给单元、所述供氢单元和所述热交换单元分别与所述电堆连接；所述储氢单元通过汇流排与所述供氢单元连接。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池后备电源系统，其特征在于，直流管理单元设有两级DC／DC转换电路，所述两级DC／DC转换电路包括第一级DC／DC转换电路和与所述第一级DC／DC转换电路连接的第二级DC／DC转换电路。

3.根据权利要求2所述的氢燃料电池后备电源系统，其特征在于，所述汇流排设有控制阀，所述室外散热单元为风机。

4.根据权利要求3所述的氢燃料电池后备电源系统，其特征在于，所述储氢单元为钢瓶。

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