CN203674788U - 一种通信基站用甲醇燃料电池后备电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种通信基站用甲醇燃料电池后备电源，包括甲醇制氢重整器、甲醇储料罐、氢缓存单元、氢燃料电池模块、DC-DC变换器、辅助电池组和MCU控制器。其中，甲醇制氢重整器通过氢缓存单元后连接到氢燃料电池模块，该甲醇制氢重整器还与甲醇储料罐和MCU控制器相连；所述氢燃料电池模块还同时连接MCU控制器和与负载电源端相连的DC-DC变换器；所述辅助电池组还与负载电源端相连。本实用新型具有能源利用率高、污染小、温度范围宽、寿命长，维护少，发电成本低等多种优势，并且燃料来源广泛、符合新能源发展方向。而且，本实用新型还可适用于其他电力配电应用场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种通信机房配电设备，尤其是一种通信基站用电源，具体的说是一种通信基站用甲醇燃料电池后备电源。
背景技术
目前，移动通信基站后备电源普遍采用48V蓄电池组，蓄电池的使用寿命较短，每隔几年就要更换一批，而蓄电池的生产、处置过程会增加环境污染、资源消耗，因此迫切需要寻找替代后备电源方案。氢燃料电池就是一种具有前景的方案，但是，由于氢气的不稳定性，导致其储存不安全，极大地影响到该技术的广泛应用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种以甲醇作为燃料的燃料电池作为通信基站用后备电源，不仅解决了氢燃料储存不安全的问题，而且充分发挥甲醇燃料所具有的容易获取、容易运输和价格低廉的优势。
本实用新型的技术方案是：
一种通信基站用甲醇燃料电池后备电源，包括甲醇制氢重整器、甲醇储料罐、氢缓存单元、氢燃料电池模块、DC-DC变换器、辅助电池组和MCU控制器。所述甲醇制氢重整器通过氢缓存单元后连接到氢燃料电池模块，该甲醇制氢重整器还与甲醇储料罐、辅助电池组和MCU控制器相连；所述氢燃料电池模块还同时连接MCU控制器、辅助电池组和与负载电源端相连的DC-DC变换器；所述辅助电池组还与负载电源端相连。
所述的氢缓存单元，包含氢气罐和与该氢气罐相连的气压传感器、电磁阀1和电磁
阀2，以及与电磁阀1 相连的安全阀；所述气压传感器还连接MCU控制器；所述电磁阀1还同时连接所述甲醇制氢重整器和MCU控制器；所述电磁阀2还同时连接氢燃料电池模块和MCU控制器。
所述的MCU控制器具有2个输入端，分别连到负载电源端和气压传感器输出端；该MCU控制器具有4个输出端，分别连到甲醇制氢重整器、电磁阀1、电磁阀2和氢燃料电池模块的控制端。
当市电开始断电时，由辅助电池组临时供电，并开始启动甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块，甲醇制氢重整器进行制氢过程所产生氢气通过氢缓存单元供给氢燃料电池模块，氢燃料电池模块启动成功后通过DC-DC变换器给基站用电设备进行供电，同时辅助电池组不再输出电力；当市电来电时，关闭燃料电池模块，恢复由来自市电的54VDC电源进行供电；从而实现甲醇燃料电池作为后备电源的功能。
本实用新型的有益效果：
本实用新型具有能源利用率高、污染小、温度范围宽、寿命长，维护少，发电成本低等多种优势，并且燃料来源广泛、符合新能源发展方向。本实用新型不仅可用于通信基站，还可适用于其他电力配电应用场合。
附图说明
图1 是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型包括可由甲醇生产氢气的甲醇制氢重整器、甲醇储料罐、具气压调节功能的氢缓存单元、氢燃料电池模块、DC-DC变换器、辅助电池组和MCU控制器。其中，甲醇制氢重整器的型号为SXMHR-FEE5KW1，氢燃料电池模块的型号为SXFC-FEE5KW1，MCU控制器的型号为C8051F340。所述甲醇制氢重整器通过氢缓存单元后连接到氢燃料电池模块，该甲醇制氢重整器还与甲醇储料罐、辅助电池组和MCU控制器相连，使甲醇制氢重整器在MCU控制器的控制下，利用甲醇生产氢气，并经过氢缓存单元的调节后输送给氢燃料电池模块，以供其生产电力。所述氢燃料电池模块还同时连接MCU控制器、辅助电池组和与负载电源端相连的DC-DC变换器，使由氢燃料电池模块产生的电力通过DC-DC变换器的整流后，输出合适的电压给负载。同时，辅助电池组可在断电的初期给氢燃料电池模块提供启动电力。所述辅助电池组还与负载电源端相连，使其可在断电的初期为负载提供电力。所述的氢缓存单元，包含氢气罐和与该氢气罐相连的气压传感器、电磁阀1和电磁阀2，以及与电磁阀1 相连的安全阀。其中，氢气罐用于储存由甲醇制氢重整器产生的氢气；气压传感器用于感测氢气管内的压力；电磁阀1用于打开或关闭氢气罐的进气管道；安全阀用于在氢气罐内压力突然超限时，排气泄压，保证氢气罐的安全；电磁阀2用于在氢气罐储存氢气前，连接排空管道，将罐内的空气排空。所述气压传感器还连接MCU控制器；所述电磁阀1还同时连接所述甲醇制氢重整器和MCU控制器；所述电磁阀2还同时连接氢燃料电池模块和MCU控制器。所述的MCU控制器具有2个输入端，分别连到负载电源端和气压传感器输出端，以获取负载电源端的电压变化和通过气压传感器获得的氢气罐内的压力情况。该MCU控制器具有4个输出端，分别连到甲醇制氢重整器、电磁阀1、电磁阀2和氢燃料电池模块的控制端，以控制甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块的开启和关停，并同时可控制电磁阀1和电磁阀2的开关。
本实用新型的工作原理为：
在正常情况下，通信基站由市电提供电源，将220VAC转换为54V直流电源，为基站供电，并预先使甲醇燃料电池后备电源进入备用状态。
甲醇燃料电池后备电源进入备用状态的方法为：首先要进行对甲醇制氢重整器进行加电预热约10小时，以使甲醇制氢重整器进入制氢待命状态。甲醇燃料电池后备电源的首次启动，还需进行排空气操作：将电磁阀2连接到排空管道，以便进行氢气罐排空气；将电磁阀1连到氢气罐以便进行补充氢气；启动甲醇制氢重整器，开始制氢，所产生的氢气补充进氢气罐，同时氢气罐中原有空气被挤出；通过电磁阀2进行排空气操作，经过约10S后，切换电磁阀2的连通状态，以便停止排空气操作；此时可继续对氢气罐进行补充氢气操作，当氢气罐内气压达到20PSI时，MCU控制器发出指令，停止甲醇制氢重整器的制氢操作，同时将电磁阀1切换到连通到安全阀状态。
当市电开始发生断电时，由辅助电池组对负载临时供电，并同时供电给甲醇制氢重整器、氢燃料电池模块和MCU控制器。MCU控制器控制启动甲醇制氢重整器的制氢过程，所产生氢气通过氢缓存单元供给氢燃料电池模块。氢燃料电池模块启动成功后所产生电压为42V-91V电压通过DC-DC变换器整流为50V对通信基站设备进行供电，同时辅助电池组不再输出电力。当市电来电时，关闭甲醇制氢重整器和氢燃料电池模块，恢复由来自市电的54VDC电源进行供电，从而实现本实用新型甲醇燃料电池作为后备电源的功能。
下面对所述氢缓存单元的工作原理作出说明。氢缓存单元包含氢气罐、气压传感器、电磁阀1、安全阀、电磁阀2，位于甲醇制氢重整器与氢燃料电池模块之间，其作用是对甲醇制氢重整器所产生的氢气进行存储，经过存储后再供给氢燃料电池模块，以解决甲醇
制氢重整器所产生氢气与氢燃料电池模块所需氢气之间的速度与压力的匹配问题。所述氢气罐用来存储氢气，所述气压传感器的作用是对氢气罐内氢气的压力进行检测。所述安全阀的作用是对甲醇制氢重整器可能产生的过压氢气进行释放，以保证甲醇制氢重整器内部气体压力在安全范围内。所述电磁阀2的作用是对氢气罐内的氢气或空气进行排放：在设备需要停用时，可打开该阀门对氢气罐内现有氢气进行排放；在设备需要启用时，可打开该阀门对氢气罐内现有空气进行排放，同时补充氢气；当氢气充满氢气罐时，可关闭该阀门。所述电磁阀1的作用是：工作时，在氢气罐内气压低于10PSI时，启动甲醇制氢重整器开始制氢气，并将控制所述电磁阀1连通到氢气罐，以便对氢气罐进行补充氢气；当氢气罐内气压达到20PSI时，关闭甲醇制氢重整器的制氢操作，并将电磁阀1从氢气罐断开，以保证氢气罐内的氢气始终在一定压力范围内；如此反复。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种通信基站用甲醇燃料电池后备电源，包括甲醇制氢重整器、甲醇储料罐、氢缓存单元、氢燃料电池模块、DC-DC变换器、辅助电池组和MCU控制器，其特征是：所述甲醇制氢重整器通过氢缓存单元后连接到氢燃料电池模块，该甲醇制氢重整器还与甲醇储料罐、辅助电池组和MCU控制器相连；所述氢燃料电池模块还同时连接MCU控制器、辅助电池组和与负载电源端相连的DC-DC变换器；所述辅助电池组还与负载电源端相连。
2.根据权利要求 1所述的通信基站用甲醇燃料电池后备电源，其特征是所述的氢缓存单元包含氢气罐和与该氢气罐相连的气压传感器、电磁阀1和电磁阀2，以及与电磁阀1 相连的安全阀；所述气压传感器还连接MCU控制器；所述电磁阀1还同时连接所述甲醇制氢重整器和MCU控制器；所述电磁阀2还同时连接氢燃料电池模块和MCU控制器。
3.根据权利要求 1所述的通信基站用甲醇燃料电池后备电源，其特征是所述的MCU控制器具有2个输入端，分别连到负载电源端和气压传感器输出端；该MCU控制器具有4个输出端，分别连到甲醇制氢重整器、电磁阀1、电磁阀2和氢燃料电池模块的控制端。
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