CN204928352U - 一种基于金属空气燃料电池的ups系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，解决了现有技术系统可靠性差、电解液损耗严重、电池组进液慢、反应时间长等问题。该基于金属空气燃料电池的UPS系统包括电容器、控制单元、电磁阀、第一置液箱、第二置液箱和电池组；电容器连接主电路，当主电路断电时，电容器工作；电池组的进液口连接第一置液箱的出液口，电池组的出液口连接第二置液箱的进液口；第一置液箱的进液口连接第二置液箱的出液口，第一置液箱、第二置液箱和电池组组合构成电解液的循环回路，以使得电解液循环使用；第一置液箱的出液口处和电池组的出液口处均设置有电磁阀，电磁阀受控制单元控制。

Description

一种基于金属空气燃料电池的UPS系统

技术领域

本实用新型涉及一种UPS系统，具体的说，是涉及一种基于金属空气燃料电池的UPS系统。

背景技术

UPS（UninterruptiblePowerSystem/UninterruptiblePowerSupply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS系统主要由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。现有的UPS系统主要存在以下缺陷：系统可靠性差、电解液损耗严重、电池组进液慢、反应时间长。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便、性能稳定可靠的基于金属空气燃料电池的UPS系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，包括电容器、控制单元、电磁阀、第一置液箱、第二置液箱和电池组。

各部件的连接关系、位置关系如下：

所述电容器连接主电路，当主电路断电时，电容器工作；使用电容器取代铅酸蓄电池，提升系统的稳定性。

所述电池组的进液口连接第一置液箱的出液口，电池组的出液口连接第二置液箱的进液口；所述第一置液箱的进液口连接所述第二置液箱的出液口，所述第一置液箱、所述第二置液箱和所述电池组组合构成电解液的循环回路，以使得电解液循环使用；液箱分置可使反应过的电解液有一个沉淀过程，再次使用时可最大程度的保证电解液的质量。

所述第一置液箱的出液口处和所述电池组的出液口处均设置有所述电磁阀，所述电磁阀受所述控制单元控制。第一置液箱出液口应足够大，以便于电解液可在短时间内大流量进入电池内，以使电池能够迅速工作。

进一步的，所述电池组由至少一个金属空气燃料电池构成，所述金属空气燃料电池底部设置有回液腔室，电解液进入所述金属空气燃料电池反应后，经回液腔室流向所述第二置液箱。

优选的，所述电池组由至少两个金属空气燃料电池构成，所有金属空气燃料电池的进液口通过分配器连接所述第一置液箱的出液口。

本实用新型中，置液箱的设置方式采用如下技术手段：

所述第一置液箱位于所述电池组的上方，以使得电解液在重力的作用下流至所述电池组；所述第二置液箱位于所述电池组的下方，以使得回流的电解液在重力的作用下流至所述第二置液箱，所述第二置液箱的出液口处设置有循环泵用于提升其内电解液至所述第一置液箱，所述循环泵受所述控制单元控制，其可配置外接电力驱动，也可由本系统自发电驱动。通过上述设置，可使得电解液进入电池组和回流到第二置液箱这个过程在重力的作用下实现，从而实现无动力驱动。

在所述电池组内还设置有温度传感器，所述温度传感器反馈信号至所述控制单元。通过温度传感器反馈电池组内温度，以便于及时控制电解液的循环作业。

优选的，所述第二置液箱的出液口距其底部的距离为高度的2/5。

如果系统要求无间隔供电，可使用超级电容器替代电容器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型设置有第一置液箱和第二置液箱，二者结合电池组构成电解液的循环回路，一方面，第一置液箱可迅速完成电池组进液要求，解决了现有技术中，无第一置液箱，导致的反应时间长，需要泵抽取电解液至金属空气燃料电池组腔体内，过程缓慢的问题；另一方面，液箱分置可使反应过的电解液有一个沉淀过程，再次使用时可最大程度的保证电解液的质量。

（2）本实用新型采用电容器替代现有的铅酸蓄电池，有效地提升了系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图中对应的附图标记名称如下：

1-第一置液箱，2-第一电磁阀，3-电容器，4-控制单元，5-分配器，6-第一金属空气燃料电池，7-第二电磁阀，8-第二金属空气燃料电池，9-第三电磁阀，10-循环泵，11-第二置液箱，12-温度传感器，13-回液腔室。

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说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，该系统包括电容器、控制单元、电磁阀、第一置液箱、第二置液箱和电池组。其中，电容器替代现有UPS系统中的铅酸蓄电池，电容器连接主电路当主电路断电时，电容器工作，使用电容器可有效提高系统的稳定性。

传统的UPS系统的置液箱仅一个，电解液从箱内流至电池组后，再回流至箱内，这样就导致了系统反应时间长，且需要泵抽取电解液至金属空气燃料电池组腔体内，过程缓慢，本实施例采用双置液箱：第一置液箱和第二置液箱，两个置液箱的具体形状并不做特别限定，附图中置液箱的形状不应当限制本申请的保护范围。

第一置液箱为电解液的首次存储箱，系统工作时，电解液由第一置液箱流至电池组，第二置液箱为电解液的回收箱，电解液从电池组流出后，在第二置液箱内沉淀，然后再回流至第一置液箱，本实施例中双置液箱的设置可使反应过的电解液有一个沉淀过程，再次使用时可最大程度的保证电解液的质量。

本实施例中，电池组由两个金属空气燃料电池构成，为了便于描述，在此分别命名：第一金属空气燃料电池和第二金属空气燃料电池，金属空气燃料电池底部设置有回液腔室，电解液进入所述金属空气燃料电池反应后，经回液腔室流向所述第二置液箱；金属空气燃料电池的结构为现有技术，故在此不赘述。第一置液箱、第二置液箱和金属空气燃料电池组合构成电解液的循环回路，具体的连接方式如下：

第一金属空气燃料电池和第二金属空气燃料电池的进液口通过分配器连接第一置液箱的出液口，两个电池的进液可由分配器分别给液；金属空气燃料电池的出液口连接第二置液箱的进液口，第一置液箱的进液口连接第二置液箱的出液口，由此构成回路，电解液从第一置液箱流至电池内腔参与反应后，再留至回液腔室，然后经回液腔室流至第二置液箱，电解液在第二置液箱沉淀一段时间后，由循环泵提升至第一置液箱，完成一个循环过程，图1中箭头表示电解液的流动方向。

本实施例中，两个置液箱的设置方式采用如下技术手段：

第一置液箱位于所述电池组的上方，以使得电解液在重力的作用下流至所述电池组；第二置液箱位于所述电池组的下方，以使得回流的电解液在重力的作用下流至所述第二置液箱，第二置液箱的出液口处设置有循环泵用于提升其内电解液至所述第一置液箱，循环泵受控制单元控制。通过上述设置，可使得电解液进入电池组和回流到第二置液箱这个过程在重力的作用下实现，从而实现无动力驱动。

电磁阀为置液箱与电池组之间连接管道上的开关，本实施例中电磁阀有三个，为了便于区别，在此分别命名：第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，其中，第一电磁阀设置在第一置液箱的出液口处，第二电磁阀设置在第一金属空气燃料电池的出液口处，第三电磁阀设置在第二金属空气燃料电池的出液口处，所有电磁阀均受控制单元控制。

为了更好的实现本实用新型，本实施例还在电池组内设置有温度传感器，温度传感器反馈信号至所述控制单元。通过温度传感器反馈电池组内温度，以便于及时控制电解液的循环作业。

本实用新型的工作原理如下：

当主电路断电时，电容器工作，第一电磁阀开通，第一置液箱中的电解液依靠重力迅速充满第一和第二金属空气燃料电池组的内腔，金属空气燃料电池组开始发电，第一电磁阀闭合。

第二置液箱的循环泵依靠金属空气燃料电池的电力，将第二置液箱中的电解液抽至第一置液箱备用，其中第二置液箱的容积是第一置液箱容积的二倍。

主电路恢复供电后，第二和第三电磁阀开通，金属空气燃料电池组中的电解液返回第二置液箱，第二和第三电磁阀闭合，系统进入待机状态。

当电磁阀同时打开时，第一置液箱清澈的电解液流入电池组，使发电产生的沉淀物流入第二置液箱中。打开循环泵，清澈电解液再次回到第一置液箱。循环使用。电解液经过沉淀后，使用效果更强。

本系统可适用于铝金属空气燃料电池、镁金属空气燃料电池、锌金属空气燃料电池等金属燃料电池。

实施例2

本实施例与实施例1的不同点在于，使用超级电容器替代电容器，以满足无间隔供电。

实施例3

本实施例与实施例1的不同点在于，电池组仅由一个金属空气燃料电池构成，此时，金属空气燃料电池的进液口直接连接第一置液箱的出液口。

实施例4

本实施例与实施例1的不同点在于，电池组由四个金属空气燃料电池构成，所有金属空气燃料电池的进液口通过分配器连接第一置液箱的出液口。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，包括电容器（3）、控制单元（4）、电磁阀、第一置液箱（1）、第二置液箱（11）和电池组；

所述电容器（3）连接主电路，当主电路断电时，电容器工作；

所述电池组的进液口连接第一置液箱（1）的出液口，电池组的出液口连接第二置液箱（11）的进液口；

所述第一置液箱（1）的进液口连接所述第二置液箱（11）的出液口，所述第一置液箱（1）、所述第二置液箱（11）和所述电池组组合构成电解液的循环回路，以使得电解液循环使用；

所述第一置液箱（1）的出液口处和所述电池组的出液口处均设置有所述电磁阀，所述电磁阀受所述控制单元（4）控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，所述电池组由至少一个金属空气燃料电池构成，所述金属空气燃料电池底部设置有回液腔室（13），电解液进入所述金属空气燃料电池反应后，经回液腔室（13）流向所述第二置液箱（11）。

3.根据权利要求2述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，所述电池组由至少两个金属空气燃料电池构成，所有金属空气燃料电池的进液口通过分配器（5）连接所述第一置液箱（1）的出液口。

4.根据权利要求1述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，所述第一置液箱（1）位于所述电池组的上方，以使得电解液在重力的作用下流至所述电池组。

5.根据权利要求4述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，所述第二置液箱（11）位于所述电池组的下方，以使得回流的电解液在重力的作用下流至所述第二置液箱（11），所述第二置液箱（11）的出液口处设置有循环泵（10）用于提升其内电解液至所述第一置液箱（1），所述循环泵（10）受所述控制单元（4）控制。

6.根据权利要求5述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，所述循环泵（10）由所述UPS系统自身发电供电。

7.根据权利要求1述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，在所述电池组内还设置有温度传感器（12），所述温度传感器（12）反馈信号至所述控制单元（4）。

8.根据权利要求1述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，所述第二置液箱（11）的出液口距其底部的距离为高度的2/5。

9.根据权利要求1述的一种基于金属空气燃料电池的UPS系统，其特征在于，将所述电容器（3）替换为超级电容器。