CN216624355U - 一种防爆型氢燃料电池发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防爆型氢燃料电池发电机组，属于发电机组技术领域，解决了现有发电机组无法应用于含有爆炸性混合物的危险环境中作业的问题。该发电机组包括防爆箱体，设于防爆箱体内的氢燃料电池发电机，以及，设于防爆箱体外的防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备和防爆尾排收集器。其中，防爆箱体的一侧设有氢气进气口、氢气侧尾气排气口，另一侧设有空气进气口、空气侧尾气排气口；并且，氢气进气口与防爆氢气供应设备的输出端连接；空气进气口与防爆空气供应设备的输出端连接；氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。该装置使用可再生清洁能源发电，高效，零污染，且具备防爆功能，可应用于各种危险环境中作业。

Description

一种防爆型氢燃料电池发电机组

技术领域

本实用新型涉及发电机组技术领域，尤其涉及一种防爆型氢燃料电池发电机组。

背景技术

发电机组作为一种起动迅速、操作维修方便、投资较少、对环境适应性较强的补充性发电装置，被广泛应用在各个领域。目前市场上使用的发电机组大多为柴油、汽油等传统化石燃料内燃机型发电机组，由于化石燃料属不可再生资源，使用受限。

氢能具有资源丰富、高效、安全、可持续的优点，且制氢和氢燃料发电的过程无污染，在碳达峰、碳中和目标的推动下，氢燃料发电装置得到迅速发展。现有的氢燃料发电装置分为燃烧型、电化学反应型两种。第一种，例如专利CN206737964U所述，其通过氢能源燃烧产生的产生的水蒸气带动蒸汽机发电，由于发电过程存在氢气燃烧，安全性值得商榷。第二种，例如专利CN206516707U、CN211789283U所述，其通过氢气转化成为电能进行化学发电。但以上两种均未进行防爆、隔爆处理无法应用在含有爆炸性混合物的危险环境中。

随着科技的发展，对能进入含有爆炸性混合物的危险环境中作业的防爆型氢燃料发电机组的研发需求越来越迫切。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种防爆型氢燃料电池发电机组，用以解决现有发电机组无法应用于含有爆炸性混合物的危险环境中作业的问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种防爆型氢燃料电池发电机组，包括防爆箱体，设于防爆箱体内的氢燃料电池发电机，以及，设于防爆箱体外的防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备和防爆尾排收集器；其中，

防爆箱体的一侧设有氢气进气口、氢气侧尾气排气口，另一侧设有空气进气口、空气侧尾气排气口；并且，所述氢气进气口与防爆氢气供应设备的输出端连接；所述空气进气口与防爆空气供应设备的输出端连接；所述氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。

上述技术方案的有益效果如下：提供了一种采用清洁可再生能源——氢气作为发电能源的氢燃料电池发电机组，且对发电机组进行防爆、隔爆处理，使之可在危险环境中正常工作。上述结构的配合使用，使得发电机组更安全，具有防爆功能。

基于上述装置的进一步改进，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的氢浓度探控设备；其中，

所述氢浓度探控设备进一步包括依次连接的氢浓度传感器、氢浓度控制器和执行机构一；并且，所述氢浓度传感器布设于防爆箱体的内壁上；所述执行机构一的输出端分别与防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备的开关控制端连接。

进一步，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆自动监控与报警设备；其中，

所述防爆自动监控与报警设备进一步包括依次连接的温度传感器、防爆控制器和执行机构二；并且，所述温度传感器布设于氢燃料电池发电机的外壳表面；所述执行机构二的输出端与氢燃料电池发电机的开关控制端连接，并具有报警发声器。

进一步，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆自动灭火设备；其中，

所述防爆自动灭火设备进一步包括依次连接的烟雾传感器、灭火控制器和灭火剂喷洒设备；并且，所述烟雾传感器布设于防爆箱体的内壁上；所述灭火剂喷洒设备内装有可扑灭明火和消除浓烟的灭火剂。

进一步，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆消音装置；其中，

所述防爆消音装置进一步包括消音材料制备的消音管道；该消音管道的输入端与氢燃料电池发电机的氢气侧尾气排气口连接，输出端经防爆箱体的氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。

进一步，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆氢气吸收设备；其中，

所述防爆氢气吸收设备进一步包括氢气吸附装置，以及依次连接的用于检测氢气吸附装置中氢气吸附量的检测设备、排放控制器和控制阀；并且，所述氢气吸附装置布设于防爆箱体的内壁上；所述控制阀的输出端与防爆消音装置的消音管道的输入端连接。

进一步，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的用于控制各设备等电位连接的等电位保护装置；其中，

所述等电位保护装置的输出端分别与防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备、防爆尾排收集器、防爆自动监控与报警设备、防爆自动灭火设备、防爆消音装置、防爆氢气吸收设备的控制端连接。

进一步，所述防爆空气供应设备进一步包括依次连接的空滤器、进气截止阀一；并且，

所述空滤器、进气截止阀一依次安装在防爆箱体外侧空气进气口的前端；并且，所述空滤器、进气截止阀一的外壳表面均覆盖有防爆材料层。

进一步，所述防爆氢气供应设备进一步包括依次连接的氢气罐、减压阀、进气截止阀二；其中，

所述氢气罐、减压阀、进气截止阀二依次安装在防爆箱体外侧氢气进气口的前端；并且，所述氢气罐、减压阀、进气截止阀二的外壳表面均覆盖有防爆材料层。

进一步，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体外的防爆冷却装置；并且，

防爆箱体的另一侧还设有冷却液进口、冷却液出口；上述防爆冷却装置的输入端与所述冷却液进口连接，输出端与所述冷却液出口连接；

上述防爆冷却装置进一步包括包括防静电风扇、冷却水散热器；所述冷却水散热器固定在防静电风扇的后端，再整体固定在防爆箱体外壁上。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

1、使用可再生清洁能源发电高效、零污染，符合国家 “双减”政策方向。

2、具备防爆功能，可应用于含有爆炸性混合物的危险环境中作业，拓展应用场景，如煤矿、石油、化工、油漆、军工、航空等含有爆炸性混合物的场所，克服了普通氢燃料发电机组不能进入到含有爆炸性混合物危险环境中作业的不足。

3、增加监控、吸附设备，可重复吸附箱体内部泄露的氢气，能够在含有爆炸性混合物场所使用。

4、解决了防爆柴油发电机组污染严重问题，还可作为各种电动设备的移动电源使用。

提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了实施例1防爆型氢燃料电池发电机组组成示意图；

图2示出了实施例2防爆型氢燃料电池发电机组组成示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

实施例1

本发明的一个实施例，公开了一种防爆型氢燃料电池发电机组，如图1所示，包括防爆箱体，设于防爆箱体内的氢燃料电池发电机，以及，设于防爆箱体外的防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备和防爆尾排收集器。

防爆箱体的一侧设有氢气进气口、氢气侧尾气排气口，另一侧设有空气进气口、空气侧尾气排气口。并且，所述氢气进气口与防爆氢气供应设备的输出端连接；所述空气进气口与防爆空气供应设备的输出端连接；所述氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。

与现有技术相比，本实施例提供了一种采用清洁可再生能源——氢气作为发电能源的氢燃料电池发电机组，且对发电机组进行防爆、隔爆处理，使之可在危险环境中正常工作。上述结构的配合使用，使得发电机组更安全，具有防爆功能。

实施例2

在实施例1的基础上进行改进，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的氢浓度探控设备，如图2所示。

氢浓度探控设备，用于实时检测发电机组箱体内的氢气浓度，并在氢气浓度达到阈值时，自动切断发动机组的氢气、空气供给，使发动机组停机以保证安全。

优选地，氢浓度探控设备进一步包括依次连接的氢浓度传感器、氢浓度控制器和执行机构一。并且，氢浓度传感器布设于防爆箱体的内壁上；执行机构一的输出端分别与防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备的开关控制端连接。执行机构一可以是可控型开关，例如MOS开关。

优选地，氢浓度探控设备以及组成部件的外壳均采用防爆材料，使其具有防爆功能。

优选地，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆自动监控与报警设备。

防爆自动监控与报警设备，用于实时监控所有布设位置的温度，若有一处温度超过阈值，自动强制停止发电机组运行，同时发出警示音。

优选地，防爆自动监控与报警设备进一步包括依次连接的温度传感器、防爆控制器和执行机构二。并且，温度传感器布设于氢燃料电池发电机的外壳表面；执行机构二的输出端与氢燃料电池发电机的开关控制端连接，并具有报警发声器。执行机构二包括可控型开关、报警发声器等。

优选地，防爆自动监控与报警设备以及组成部件的外壳也采用防爆材料，使其具有防爆功能。

优选地，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆自动灭火设备。

防爆自动灭火设备，用于在发电机组箱体内部出现明火、浓烟时，自动关闭发电机组的空气与氢气进排气口，自动切断发动机组的氢气、空气供给，使发动机组熄火，并向箱体内自动喷洒灭火剂直到明火和浓烟消除，以保证安全。

优选地，防爆自动灭火设备进一步包括依次连接的烟雾传感器、灭火控制器和灭火剂喷洒设备。并且，烟雾传感器布设于防爆箱体的内壁上；灭火剂喷洒设备内装有可扑灭明火和消除浓烟的灭火剂。

优选地，防爆自动灭火设备的外壳也采用防爆材料，使其具有防爆功能。

优选地，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆消音装置。

防爆消音装置，用于消除通过其内的高速气体的声音。

优选地，防爆消音装置进一步包括消音材料制备的消音管道。该消音管道的输入端与氢燃料电池发电机的氢气侧尾气排气口连接，输出端经防爆箱体的氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。

优选地，防爆消音装置的外壳也采用防爆材料，使其具有防爆功能。

优选地，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的防爆氢气吸收设备。

防爆氢气吸收设备，用于附箱体内氢燃料发动机组泄露的氢气，并在氢气吸附量到达阈值后将吸附的氢气通过管路逐渐释放至防爆消音装置，从而实现防爆氢气吸收装置的循环利用。

优选地，防爆氢气吸收设备进一步包括氢气吸附装置，以及依次连接的用于检测氢气吸附装置中氢气吸附量的检测设备、排放控制器和控制阀。并且，氢气吸附装置布设于防爆箱体的内壁上；控制阀的输出端与防爆消音装置的消音管道的输入端连接。

优选地，防爆氢气吸收设备以及组成部件的外壳也采用防爆材料，使其具有防爆功能。

优选地，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体内的用于控制各设备等电位连接的等电位保护装置。

等电位保护装置，用于控制各独立部件通过等电位连接，保证在危险场所不产生静电火花和电位差放电。

优选地，等电位保护装置的输出端分别与防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备、防爆尾排收集器、防爆自动监控与报警设备、防爆自动灭火设备、防爆消音装置、防爆氢气吸收设备的控制端连接。等电位保护装置的结构可参见专利CN202020266357.5或者专利CN201820166915.3 。

优选地，防爆空气供应设备进一步包括依次连接的空滤器、进气截止阀一。空滤器、进气截止阀一依次安装在防爆箱体外侧空气进气口的前端；并且，所述空滤器、进气截止阀一的外壳表面均覆盖有防爆材料层。

优选地，防爆氢气供应设备进一步包括依次连接的氢气罐、减压阀、进气截止阀二。氢气罐、减压阀、进气截止阀二依次安装在防爆箱体外侧氢气进气口的前端；并且，所述氢气罐、减压阀、进气截止阀二的外壳表面均覆盖有防爆材料层。

优选地，该防爆型氢燃料电池发电机组还包括设于防爆箱体外的防爆冷却装置。防爆箱体的另一侧还设有冷却液进口、冷却液出口；上述防爆冷却装置的输入端与所述冷却液进口连接，输出端与所述冷却液出口连接。

优选地，上述防爆冷却装置进一步包括包括防静电风扇、冷却水散热器。冷却水散热器固定在防静电风扇的后端，再整体固定在防爆箱体外壁上。

优选地，防爆尾排设备分别连接氢燃料电池发动机组的排水口、空气侧尾气排气口、氢气侧尾气排气口及防爆氢气吸收设备的释放口（输出端），实现降噪及箱体内部排水、排氢气、排空气。

与现有技术相比，本实施例具有如下有益效果：

1、使用可再生清洁能源发电高效、零污染，符合国家 “双减”政策方向。

2、具备防爆功能，可应用于含有爆炸性混合物的危险环境中作业，拓展应用场景，如煤矿、石油、化工、油漆、军工、航空等含有爆炸性混合物的场所，克服了普通氢燃料发电机组不能进入到含有爆炸性混合物危险环境中作业的不足。

3、增加监控、吸附设备，可重复吸附箱体内部泄露的氢气，能够在含有爆炸性混合物场所使用。

4、解决了防爆柴油发电机组污染严重问题，还可作为各种电动设备的移动电源使用。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，包括防爆箱体，设于防爆箱体内的氢燃料电池发电机，以及，设于防爆箱体外的防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备和防爆尾排收集器；其中，

防爆箱体的一侧设有氢气进气口、氢气侧尾气排气口，另一侧设有空气进气口、空气侧尾气排气口；并且，所述氢气进气口与防爆氢气供应设备的输出端连接；所述空气进气口与防爆空气供应设备的输出端连接；所述氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体内的氢浓度探控设备；其中，

所述氢浓度探控设备进一步包括依次连接的氢浓度传感器、氢浓度控制器和执行机构一；并且，所述氢浓度传感器布设于防爆箱体的内壁上；所述执行机构一的输出端分别与防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备的开关控制端连接。

3.根据权利要求1或2所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体内的防爆自动监控与报警设备；其中，

所述防爆自动监控与报警设备进一步包括依次连接的温度传感器、防爆控制器和执行机构二；并且，所述温度传感器布设于氢燃料电池发电机的外壳表面；所述执行机构二的输出端与氢燃料电池发电机的开关控制端连接，并具有报警发声器。

4.根据权利要求3所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体内的防爆自动灭火设备；其中，

所述防爆自动灭火设备进一步包括依次连接的烟雾传感器、灭火控制器和灭火剂喷洒设备；并且，所述烟雾传感器布设于防爆箱体的内壁上；所述灭火剂喷洒设备内装有可扑灭明火和消除浓烟的灭火剂。

5.根据权利要求4所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体内的防爆消音装置；其中，

所述防爆消音装置进一步包括消音材料制备的消音管道；该消音管道的输入端与氢燃料电池发电机的氢气侧尾气排气口连接，输出端经防爆箱体的氢气侧尾气排气口与防爆尾排收集器的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体内的防爆氢气吸收设备；其中，

所述防爆氢气吸收设备进一步包括氢气吸附装置，以及依次连接的用于检测氢气吸附装置中氢气吸附量的检测设备、排放控制器和控制阀；并且，所述氢气吸附装置布设于防爆箱体的内壁上；所述控制阀的输出端与防爆消音装置的消音管道的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体内的用于控制各设备等电位连接的等电位保护装置；其中，

所述等电位保护装置的输出端分别与防爆氢气供应设备、防爆空气供应设备、防爆尾排收集器、防爆自动监控与报警设备、防爆自动灭火设备、防爆消音装置、防爆氢气吸收设备的控制端连接。

8.根据权利要求1-2、4-7任意一项所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，所述防爆空气供应设备进一步包括依次连接的空滤器、进气截止阀一；并且，

所述空滤器、进气截止阀一依次安装在防爆箱体外侧空气进气口的前端；并且，所述空滤器、进气截止阀一的外壳表面均覆盖有防爆材料层。

9.根据权利要求1-2、4-7任意一项所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，所述防爆氢气供应设备进一步包括依次连接的氢气罐、减压阀、进气截止阀二；其中，

所述氢气罐、减压阀、进气截止阀二依次安装在防爆箱体外侧氢气进气口的前端；并且，所述氢气罐、减压阀、进气截止阀二的外壳表面均覆盖有防爆材料层。

10.根据权利要求1-2、4-7任意一项所述的防爆型氢燃料电池发电机组，其特征在于，还包括设于防爆箱体外的防爆冷却装置；并且，

防爆箱体的另一侧还设有冷却液进口、冷却液出口；上述防爆冷却装置的输入端与所述冷却液进口连接，输出端与所述冷却液出口连接；

上述防爆冷却装置进一步包括防静电风扇、冷却水散热器；所述冷却水散热器固定在防静电风扇的后端，再整体固定在防爆箱体外壁上。

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