CN207765545U - 一种后备式氢燃料系统 - Google Patents

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徐国云
吴建勇
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Abstract

本实用新型公开了一种后备式氢燃料系统，包括氢燃料电堆，所述氢燃料电堆通过氢气管道连接有三通换气阀，所述三通换气阀连接有两个氢气储存瓶，所述氢燃料电堆的排气口连接有出气管道，所述出气管道上端连接有出气腔，所述出气腔上端设置有涡轮风机，所述氢气管道上设置有可调式减压阀，通过氢燃料来作为备用电池的原料，具有很好的清洁性，配备涡轮风机来排出多余的气体，避免内部气压失调，提高了后备式电源的安全性，通过在氢气管道上设置可调式减压阀，利用带有刻度的调节齿条来调节减压阀的减压能力，可以适应不同氢气浓度时的使用，确保了氢气以较小的压力输入到氢燃料电堆内，提高氢气利用率，减少了经济损耗，值得推广。

Description

一种后备式氢燃料系统
技术领域
本实用新型涉及电源系统技术领域，具体为一种后备式氢燃料系统。
背景技术
在市电正常时，由市电通过简单稳压滤波输出供给用电设备，蓄电池处于充电状态。当停电时，逆变器工作，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出给用电设备。由于平时市电正常时，逆变器是不工作的，只有在市电停电蓄电池放电时才开始工作，所以这种UPS被称为后备式UPS。
传统开关电源后备电源系统，由开关电源加铅酸蓄电池作为重要负载的后备支撑，由于铅酸蓄电池对环境温度的要求较高，往往需要配置空调以实现温度控制，既增加了建设成本又增加了运营和维护成本。
申请号为201320576880.8，名称为一种氢燃料电池后备电源系统的实用新型专利，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。该实用新型广泛应用于应急、后备电源技术领域。
但是在使用的时候，由于氢气在进行注入的时候，容易产生大量气压，长时间使用会导致内部管道受到过大的压力而产生断裂等情况，十分危险，因此设计了一种后备式氢燃料系统。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种后备式氢燃料系统，能有效的解决背景技术提出的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种后备式氢燃料系统，包括氢燃料电堆，所述氢燃料电堆通过氢气管道连接有三通换气阀，所述三通换气阀连接有两个氢气储存瓶，其特征在于：所述氢燃料电堆的排气口连接有出气管道，所述出气管道上端连接有出气腔，所述出气腔上端设置有涡轮风机，所述氢气管道上设置有可调式减压阀；
所述可调式减压阀包括外壳，所述外壳上分别设置有进气口与出气口，所述进气口与出气口之间设置有减压腔，所述减压腔内插入一根活动栓，所述活动栓上端连接有密封挡板，所述密封挡板外侧设置有橡胶垫圈，所述密封挡板上端连接有减压弹簧，所述减压弹簧上端连接在减压腔内壁上，所述减压腔下端设置有气孔，所述减压腔上端插入调节齿条，所述调节齿条上设置有刻度标识，所述调节齿条齿合连接有调节齿轮，所述调节齿轮上安装有操作柄。
进一步地，所述涡轮风机连接有排气管道，所述排气管道内设置有环形的吸水圈。
进一步地，所述出气腔内部设置有过滤网，所述过滤网采用不锈钢材料制成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过氢燃料来作为备用电池的原料，具有很好的清洁性，配备涡轮风机来排出多余的气体，避免内部气压失调，提高了后备式电源的安全性；
(2)本实用新型通过在氢气管道上设置可调式减压阀，利用带有刻度的调节齿条来调节减压阀的减压能力，可以适应不同氢气浓度时的使用，确保了氢气以较小的压力输入到氢燃料电堆内，提高氢气利用率，减少了经济损耗，值得推广。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的可调式减压阀结构示意图。
图中标号：
1-氢燃料电堆，2-氢气管道，3-三通换气阀，4-氢气储存瓶，5-出气管道，6-出气腔，7-涡轮风机，8-可调式减压阀，9-外壳，10-进气口，11-出气口，12-减压腔，13-活动栓，14-密封挡板，15-橡胶垫圈，16-减压弹簧，17-气孔，18-调节齿条，19-刻度标识，20-调节齿轮，21-操作柄，22-排气管道，23-吸水圈，24-过滤网。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1与图2所示，本实用新型提供了一种后备式氢燃料系统，包括氢燃料电堆1，所述氢燃料电堆1通过氢气管道2连接有三通换气阀3，所述三通换气阀3连接有两个氢气储存瓶4，所述氢燃料电堆1的排气口连接有出气管道5，所述出气管道5上端连接有出气腔6，所述出气腔6上端设置有涡轮风机7，所述氢气管道2上设置有可调式减压阀8；
如图2所示，所述可调式减压阀8包括外壳9，所述外壳9上分别设置有进气口10与出气口11，所述进气口10与出气口11之间设置有减压腔12，所述减压腔12内插入一根活动栓13，所述活动栓13上端连接有密封挡板14，所述密封挡板14外侧设置有橡胶垫圈15，所述密封挡板14上端连接有减压弹簧16，所述减压弹簧16上端连接在减压腔12内壁上，所述减压腔12下端设置有气孔17，所述减压腔12上端插入调节齿条18，所述调节齿条18上设置有刻度标识19，所述调节齿条18齿合连接有调节齿轮20，所述调节齿轮20上安装有操作柄21；
本实用新型中，氢燃料电堆1正常模式时交流220VAC通过AC/DC整流模块给负载提供53.5V直流电；当交流停电时，监控器发出指令给电堆进气阀，电堆开始发电；电堆发出的电经过DC/DC变换器稳定到53.3V给负载供电；电堆启动到稳定输出过程约3分钟，这个时间由汇流排上并接的10AH铁锂电池支撑过渡；其中监控器监测：电堆运行参数、DC/DC运行参数、氢气管路压力并通过氢气瓶剩余压力计算出剩余可发电时间、通过氢气浓度检测单元监测氢气瓶室氢气浓度若高过告警值将启动排气风扇、通过AC/DC整流模块检测市电是否恢复、若检测到市电恢复正常，监控器将发出指令关闭电堆进气阀，氢燃料电堆恢复待机模式；
本实用新型的工作原理为：在使用的时候，开启三通换气阀3，将其中一个氢气储存瓶4内的氢气通过氢气管道2输送到氢燃料电堆1内，在氢燃料电堆1内部，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，从而产生电能，而排出的废气通过出气管道5导出到出气腔6内部，并在涡轮风机7的带动下排出；由于氢气在流动的时候具有较大的压力，当气压较大的时候，气流流动速度过快，导致电堆内部不能充分的反应，通过可调式减压阀8内的减压弹簧16来改变气流的局部阻力，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的，将低压的氢气流注入到氢燃料电堆1内部充分反应，减少氢气的浪费，通过调节齿轮20旋转来控制调节齿条18的位置，使得内部密封挡板14的行程受到控制，从而减小气压到不同的程度，适应不同浓度的氢气注入使用。
作为优选的实施方式，所述涡轮风机7连接有排气管道22，所述排气管道22内设置有环形的吸水圈23，避免湿气散发出气。
作为优选的实施方式，所述出气腔6内部设置有过滤网24，所述过滤网24采用不锈钢材料制成，避免颗粒物体进入涡轮风机7内部破坏风机结构，提高设备安全性。
综上所述，本实用新型的主要特点在于：
(1)本实用新型通过氢燃料来作为备用电池的原料，具有很好的清洁性，配备涡轮风机来排出多余的气体，避免内部气压失调，提高了后备式电源的安全性；
(2)本实用新型通过在氢气管道上设置可调式减压阀，利用带有刻度的调节齿条来调节减压阀的减压能力，可以适应不同氢气浓度时的使用，确保了氢气以较小的压力输入到氢燃料电堆内，提高氢气利用率，减少了经济损耗，值得推广。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种后备式氢燃料系统，包括氢燃料电堆(1)，所述氢燃料电堆(1)通过氢气管道(2)连接有三通换气阀(3)，所述三通换气阀(3)连接有两个氢气储存瓶(4)，其特征在于：所述氢燃料电堆(1)的排气口连接有出气管道(5)，所述出气管道(5)上端连接有出气腔(6)，所述出气腔(6)上端设置有涡轮风机(7)，所述氢气管道(2)上设置有可调式减压阀(8)；
所述可调式减压阀(8)包括外壳(9)，所述外壳(9)上分别设置有进气口(10)与出气口(11)，所述进气口(10)与出气口(11)之间设置有减压腔(12)，所述减压腔(12)内插入一根活动栓(13)，所述活动栓(13)上端连接有密封挡板(14)，所述密封挡板(14)外侧设置有橡胶垫圈(15)，所述密封挡板(14)上端连接有减压弹簧(16)，所述减压弹簧(16)上端连接在减压腔(12)内壁上，所述减压腔(12)下端设置有气孔(17)，所述减压腔(12)上端插入调节齿条(18)，所述调节齿条(18)上设置有刻度标识(19)，所述调节齿条(18)齿合连接有调节齿轮(20)，所述调节齿轮(20)上安装有操作柄(21)。
2.根据权利要求1所述的一种后备式氢燃料系统，其特征在于：所述涡轮风机(7)连接有排气管道(22)，所述排气管道(22)内设置有环形的吸水圈(23)。
3.根据权利要求1所述的一种后备式氢燃料系统，其特征在于：所述出气腔(6)内部设置有过滤网(24)，所述过滤网(24)采用不锈钢材料制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115020749A (zh) * 2021-03-03 2022-09-06 郑州宇通客车股份有限公司 一种车用燃料电池系统及其空气供给控制方法
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