CN218783064U - 制氢供能系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了制氢供能系统，制氢供能系统包括：新能源供电装置；新能源电力转换装置，新能源电力转换装置通过第一输电线路与新能源供电装置电连接；可逆式燃料电池，可逆式燃料电池的输入端通过第二输电线路与新能源电力转换装置电连接，可逆式燃料电池的输出端与负载电连接；供液组件，供液组件和可逆式燃料电池之间以提供液体的输液管道连接；储氢装置，储氢装置和可逆式燃料电池之间以通过氢气的氢气输入通道和氢气输出通道连接。本申请实施例可以减小制氢供能系统的体积和占用空间。

Description

制氢供能系统

技术领域

本申请属于新能源技术领域，尤其涉及一种制氢供能系统。

背景技术

风力发电或光伏发电等新能源发电均具有间歇性和随机性的特点，在不同的时段产生的电能的总量可能差异较大。为了提高电能的利用率，可以采用制氢供能系统将多余的电能进行转换、储存以及再利用。相比于电池储能的方案而言，制氢供能系统的投资更少且寿命更长，设备运行可靠性更高。

然而，经本申请的发明人研究发现，目前的制氢供能系统的体积较大，需要占用较大的空间。

实用新型内容

本申请实施例提供一种制氢供能系统，能够解决减小制氢供能系统的体积及占用空间。

第一方面，本申请实施例提供了一种制氢供能系统，制氢供能系统包括：新能源供电装置；新能源电力转换装置，新能源电力转换装置通过第一输电线路与新能源供电装置电连接；可逆式燃料电池，可逆式燃料电池的输入端通过第二输电线路与新能源电力转换装置电连接，可逆式燃料电池的输出端与负载电连接；供液组件，供液组件和可逆式燃料电池之间以提供液体的输液管道连接；储氢装置，储氢装置和可逆式燃料电池之间以通过氢气的氢气输入通道和氢气输出通道连接。

根据本申请第一方面的实施方式，制氢供能系统集成于可移动载体上。

如此，通过将制氢供能系统集成于可移动载体上，实现了制氢供能系统的撬装式，便于制氢供能系统的安装和运输，适用于位置偏远和交通不便的边关哨所、石油开采和通信基站等场景。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，储氢装置包括固态储氢装置，固态储氢装置包括第一壳体和容纳于第一壳体之内的内芯，内芯中含有具有吸附和储存氢气性能的材料。

如此，本申请实施例通过设置固态储氢装置实现氢气的储存，替代了气态储氢装置。相较于气态储氢方式而言，本申请实施例无需再额外设置与气态储氢装置配套的压缩机，可以进一步减小制氢供能系统的体积。此外与其它储氢方式相比，固态储氢具有压力平稳、充氢简单和安全方便等优点。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，可逆式燃料电池包括出液口；制氢供能系统还包括余热发电装置，余热发电装置通过第一输液管道与出液口连接，可逆式燃料电池中的液体通过出液口及第一输液管道流向余热发电装置，余热发电装置被配置为利用第一输液管道中的液体携带的热能发电。

如此，本申请实施例通过增设余热发电装置，余热发电装置可以利用可逆式燃料电池产生的余热发电。一方面，余热发电装置可以作为补充电源，提高了制氢供能系统供电的可靠性；另一方面，有效避免了可逆式燃料电池产生的热能浪费，提高了能源利用率。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，可逆式燃料电池包括第一进液口和第二进液口，第一进液口和第二进液口均位于可逆式燃料电池的侧面，且第一进液口距离地面的高度大于第二进液口距离地面的高度；供液组件包括补液装置和循环液换热装置，输液管道包括第二输液管道和第三输液管道；补液装置通过第二输液管道与第一进液口连接；循环液换热装置的一端通过第三输液管道与第二进液口连接，循环液换热装置的另一端通过第四输液管道与余热发电装置连接，余热发电装置中的液体通过第四输液管道流向循环液换热装置，循环液换热装置中的液体通过第三输液管道及第二进液口流向可逆式燃料电池。

如此，本申请实施例通过设置循环液换热装置，一方面，循环液换热装置可以实现向可逆式燃料电池提供液体，保证可逆式燃料电池制氢的顺利进行，也可以将可逆式燃料电池产生的多余液体带离，保证可逆式燃料电池中的液体体积维持稳定；另一方面，循环液换热装置可以实现液体的循环流动，将可逆式燃料电池产生的余热通过循环流动的液体传递至余热发电装置，提高了能源利用率。

如此，本申请实施例通过设置补液装置，例如可以在可逆式燃料电池中的液体体积小于预设阈值时进行补液，从而保证可逆式燃料电池中的液体体积维持稳定，保证可逆式燃料电池制氢的顺利进行。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，制氢供能系统还包括用于提供备用电能的备用电池，备用电池通过第三输电线路与可逆式燃料电池电连接。

如此，本申请实施例通过设置备用电池，可以在新能源供电装置和可逆式燃料电池发生故障无法供电时，提供备用电能，一方面可以保证制氢供能系统的正常供电；另一方面，备用电能可以作为可逆式燃料电池的启动电能，加快可逆式燃料电池的启动速度，缩短可逆式燃料电池的启动时间，提高制氢供能系统的黑启动能力。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，备用电池包括锂电池的电池包。

相较于可逆式燃料电池，锂电池的启动时间更短。因此，可以在可逆式燃料电池正式启动之前，通过锂电池的电池包向负载供电。另外，锂电池的电池包提供的备用电能可以作为可逆式燃料电池的启动电能，加快可逆式燃料电池的启动速度，缩短可逆式燃料电池的启动时间，从而弥补可逆式燃料电池启动时间相对较长的问题。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，制氢供能系统还包括：分布在制氢供能系统中的多个装置上的传感器；分布式测控装置；无线传输装置，分布式测控装置通过第一有线传输线路与无线传输装置电连接，并通过无线传输装置与传感器通信连接；控制装置，控制装置通过第二有线传输线路或无线传输装置与分布式测控装置通信连接，传感器采集的数据通过分布式测控装置传输到控制装置。

如此，本申请实施例通过设置分布式测控装置，分布式测控装置可以与分布在制氢供能系统中的多个装置上的传感器交互，实现多种数据的采集和监控，有利于实现统一管理，提高可应用空间。此外，本申请实施例通过设置无线传输装置，通过无线传输装置实现分布式测控装置与众多传感器的无线通信连接，有利于减少制氢供能系统中的内部走线，进一步减小制氢供能系统的体积。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，可移动载体包括第二壳体，可逆式燃料电池和储氢装置均设置于第二壳体的内部；沿第二壳体垂直于地面的高度方向，储氢装置设置于可逆式燃料电池的下方，制氢供能系统还包括隔离装置，隔离装置位于可逆式燃料电池与储氢装置之间。

如此，由于氢气具有易燃易爆的特性，所以通过在可逆式燃料电池与储氢装置之间增设隔离装置，可以有效避免可逆式燃料电池产生的电能和/或热能传递至储氢装置，提高制氢供能系统的安全性。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，隔离装置包括隔离挡板，隔离挡板与第二壳体固定连接，隔离挡板开设有贯穿隔离挡板的第一表面与隔离挡板的第二表面的第一通孔和第二通孔；氢气输入通道穿过第一通孔，氢气输出通道穿过第二通孔。

如此，一方面，通过在可逆式燃料电池与储氢装置之间增设隔离挡板，可以有效避免可逆式燃料电池产生的电能和/或热能传递至储氢装置，提高制氢供能系统的安全性。另一方面，通过在隔离挡板上开设第一通孔和第二通孔，可以保证氢气输入通道和氢气输出通道顺利穿过隔离挡板，进而保证在制氢时可逆式燃料电池产生的氢能够顺利储存至储氢装置，以及在发电时储氢装置的氢气能够顺利进入可逆式燃料电池。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，可移动载体包括第二壳体，新能源电力转换装置、可逆式燃料电池、供液组件和储氢装置均设置于第二壳体的内部；制氢供能系统还包括以下至少一种装置：氢气报警装置，氢气报警装置设置于第二壳体的内部，且与第二壳体固定连接，氢气报警装置距离地面的高度大于可逆式燃料电池距离地面的高度；氧气报警装置，氧气报警装置设置于第二壳体的内部，且与第二壳体固定连接，氧气报警装置距离地面的高度大于可逆式燃料电池距离地面的高度；排风装置，第二壳体的顶面开设有排风口，排风装置设置在排风口之中。

如此，本申请实施例通过设置氢气报警装置，可以在制氢供能系统中的氢气过量时及时提醒，保证制氢供能系统的运行安全。通过设置氧气报警装置，可以在制氢供能系统中的氧气过量时及时提醒，保证制氢供能系统的运行安全。通过设置排风装置，可以在制氢供能系统中的氢气和/或氧气过量时，将制氢供能系统中的氢气和/或氧气排出到外界，保证制氢供能系统的运行安全。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，新能源供电装置设置在第二壳体的外部，且与第二壳体的顶面固定连接；第二壳体上开设有过孔，新能源供电装置与新能源电力转换装置之间的第一输电线路穿过过孔。

如此，通过将新能源供电装置设置在第二壳体的外部，一方面，可以使得新能源供电装置能够利用第二壳体之外的风能或光能等新能源发电，保证新能源供电装置的正常运行；另一方面，将新能源供电装置集成在第二壳体上，即便将制氢供能系统运输到偏远的区域，制氢供能系统也能够利用自身的新能源供电装置为可逆式燃料电池充电，而无需外部连接其他供电设备为可逆式燃料电池充电，保证制氢供能系统自身产生的电能的循环利用。

本申请实施例的制氢供能系统，制氢供能系统中包括可逆式燃料电池，可逆式燃料电池既可以实现制氢，又可以实现发电，相当于将原有的制氢装置和发电所使用的燃料电池整合成了一个设备，从而大幅减小了制氢供能系统的体积，降低了制氢供能系统的占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的制氢供能系统的一种平面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的制氢供能系统的另一种平面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的制氢供能系统的又一种平面结构示意图；

图4为本申请实施例提供的制氢供能系统的一种立体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的制氢供能系统的另一种立体结构示意图；

图6为本申请实施例提供的制氢供能系统的又一种立体结构示意图；

图7为本申请实施例提供的制氢供能系统的一种运行模式示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例中，术语“电连接”可以是指两个组件直接电连接，也可以是指两个组件之间经由一个或多个其它组件电连接。

在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在本申请中能进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本申请意在覆盖落入所对应权利要求(要求保护的技术方案)及其等同物范围内的本申请的修改和变化。需要说明的是，本申请实施例所提供的实施方式，在不矛盾的情况下可以相互组合。

在阐述本申请实施例所提供的技术方案之前，为了便于对本申请实施例理解，本申请首先对相关技术中存在的问题进行具体说明：

在风力发电机组或者光伏设备发电充足的情况下，制氢供能系统可以利用多余的电能产生氢气，然后进行储存。在风力发电机组或者光伏设备发电不足的情况下，制氢供能系统可以利用储存的氢气发电，以弥补风力发电机组或者光伏设备的发电不足。

相关技术中，制氢供能系统的制氢过程和发电过程分别是通过两个设备来实现。例如，制氢过程是通过制氢装置(如电解槽)来实现，而发电过程是通过燃料电池来发电。具体来讲，在风力发电机组或者光伏设备发电充足的情况下，多余的电能可以输送至电解槽，电解槽利用电能电解水产生氢气，然后氢气储存至储存装置中。在风力发电机组或者光伏设备发电不足的情况下，储存装置中的氢气可以输入至燃料电池，燃料电池利用氢气与氧气的电化学反应产生电能。

这样一来，由于制氢装置和燃料电池均需要占用一定的空间，所以导致制氢供能系统的体积较大，需要占用较大的空间。

鉴于上述发现，本申请实施例提供了一种制氢供能系统，能够解决相关技术中存在的制氢供能系统的体积较大，需要占用较大的空间的技术问题。

本申请实施例的技术构思在于：本申请实施例中的制氢过程和发电过程均通过可逆式燃料电池来实现，相当于将原有的制氢装置和发电所使用的燃料电池整合成了一个设备，从而大幅减小了制氢供能系统的体积，降低了制氢供能系统的占用空间。

下面对本申请实施例所提供的制氢供能系统进行介绍。

图1为本申请实施例提供的制氢供能系统的一种平面结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的制氢供能系统10可以包括新能源供电装置101、新能源电力转换装置102、可逆式燃料电池103、供液组件104和储氢装置105。示例性地，新能源供电装置101包括但不限于风力发电机组或者太阳能电池等。新能源供电装置101可以用于将风能或光能等新能源转换为电能。新能源电力转换装置102可以通过第一输电线路L1与新能源供电装置101电连接。新能源电力转换装置102可以包括逆变器和/或电压调节器件等，主要用于将新能源供电装置101产生的电能转换为可逆式燃料电池103能够使用的电能。

举例而言，以新能源供电装置101为风力发电机组为例，新能源电力转换装置102具体可以为逆变器，逆变器可以用于将风力发电机组输出的交流电转换为能够供可逆式燃料电池103的直流电。当然，在新能源供电装置101产生的电能的电压等级不满足可逆式燃料电池103的使用要求时，新能源电力转换装置102还可以包括电压调节器件(如变压器)，电压调节器件用于将新能源供电装置101产生的电能的电压等级转换为满足可逆式燃料电池103使用要求的电压等级。

可逆式燃料电池103为将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池。可逆式燃料电池103的输入端可以通过第二输电线路L2与新能源电力转换装置102电连接，可逆式燃料电池103的输出端可以与负载(图中未示出)电连接。相比于氢氧燃料电池而言，可逆式燃料电池103不仅可以利用氢气和氧气的电化学反应产生电能，而且可以逆向通过水电解技术将水分解成氢气和氧气，完成制氢。可逆式燃料电池103相当于将制氢环节和燃料电池环节进行集成和整合，替换了原有的制氢装置(如电解槽)和燃料电池，可以大幅降低制氢供能系统的体积和占用空间。

在本申请实施例中，可逆式燃料电池103包括但不限于可以实现质子交换膜制氢及燃料电池(PEM方式)双向可逆的可逆式燃料电池，也可以是实现固体氧化物制氢及燃料电池(SOFC方式)双向可逆或其他方式双向可逆的可逆式燃料电池等。

供液组件104和可逆式燃料电池103之间以提供液体的输液管道s连接。供液组件104可以通过输液管道s向可逆式燃料电池103提供液体，其中，液体包括但不限于水。可逆式燃料电池103可以对供液组件104提供的液体进行电解，得到氢气。可逆式燃料电池103和储氢装置105之间以通过氢气的氢气输入通道H1和氢气输出通道H2连接。在制氢模式下，可逆式燃料电池103产生的氢气可以通过氢气输出通道H2传输至储氢装置105，储氢装置105储存氢气。在燃料电池模式下，储氢装置105中的氢气可以通过氢气输入通道H1传输至可逆式燃料电池103，可逆式燃料电池103利用氢气和氧气的电化学反应产生电能。

为了便于理解，下面对于可逆式燃料电池103的制氢过程和发电过程进行简要说明。

在制氢模式下，新能源供电装置101产生的电能依次通过第一输电线路L1、新能源电力转换装置102和第二输电线路L2传递至可逆式燃料电池103，供液组件104通过输液管道s向可逆式燃料电池103提供液体。可逆式燃料电池103在新能源供电装置101提供的电能的作用下，对供液组件104提供的液体(比如水)进行电解，生成氢气，氢气通过氢气输出通道H2传输至储氢装置105，储氢装置105储存氢气。

在燃料电池模式下，新能源供电装置101停止向可逆式燃料电池103提供电能，供液组件104停止向可逆式燃料电池103提供液体，储氢装置105释放的氢气通过氢气输入通道H1传输至可逆式燃料电池103之中。可逆式燃料电池103利用氢气和氧气的电化学反应产生电能。

本申请实施例的制氢供能系统，制氢供能系统中包括可逆式燃料电池，可逆式燃料电池既可以实现制氢，又可以实现发电，相当于将原有的制氢装置和发电所使用的燃料电池整合成了一个设备，从而大幅减小了制氢供能系统的体积，降低了制氢供能系统的占用空间。

根据本申请的一些实施例，可选地，制氢供能系统10可以集成于可移动载体上。示例性地，可移动载体可以包括底座或者壳体。即，制氢供能系统10中的各个装置可以集成于同一个底座上，或者集成于壳体之中。

如此，通过将制氢供能系统集成于可移动载体上，实现了制氢供能系统的撬装式。撬装式可以理解为整体安装和移动的一种集成方式。这样，非常便于制氢供能系统的安装和运输，适用于位置偏远和交通不便的边关哨所、石油开采和通信基站等场景。

如前所述，在制氢过程中，需要通过储氢装置105储存氢气。相关技术中，目前通常采用气态储氢方式。然而，气态储氢例如需要使用压缩机压缩氢气，占地面积较大，安全性和可移动性较差。

有鉴于此，本申请考虑利用固态储氢替代气态储氢，从而进一步减小制氢供能系统的体积，使得制氢供能系统具备更好的机动性。

具体而言，根据本申请的一些实施例，可选地，储氢装置105可以包括固态储氢装置。固态储氢装置可以包括第一壳体(图中未示出)和容纳于第一壳体之内的内芯(图中未示出)，内芯中含有具有吸附和储存氢气性能的材料(简称吸氢材料)。示例性地，固态储氢装置的内芯中的材料可以为金属氢化物，比如镁、镧系金属、碱金属和部分碱土金属的氢化物(LaNi5H6、MgH2或NaAlH4等)。

由于吸氢材料具备吸附氢的性能，所以固态储氢装置可以吸附和储存氢气。如此，本申请实施例通过设置固态储氢装置实现氢气的储存，替代了气态储氢装置。相较于气态储氢方式而言，本申请实施例无需再额外设置与气态储氢装置配套的压缩机，可以进一步减小制氢供能系统的体积。此外与其它储氢方式相比，固态储氢具有压力平稳、充氢简单和安全方便等优点。

图2为本申请实施例提供的制氢供能系统的另一种平面结构示意图。如图2所示，根据本申请的一些实施例，可选地，可逆式燃料电池103可以包括出液口(图中未示出)。制氢供能系统10还可以包括余热发电装置201，余热发电装置201可以通过第一输液管道s1与出液口连接。可逆式燃料电池103中的液体通过出液口及第一输液管道s1流向余热发电装置201，余热发电装置201被配置为利用第一输液管道s1中的液体携带的热能发电。

可逆式燃料电池103在发电过程或制氢过程中可以产生热能。第一输液管道s1中的液体可以将可逆式燃料电池103产生的余热带离至余热发电装置201，余热发电装置201可以利用可逆式燃料电池103产生的余热发电，为新能源供电装置101提供补充备用电源，提供整个制氢供能系统供电的稳定性。

在一些具体的示例中，可选地，余热发电装置201可以为汽轮发电机(steamturbine generator)。汽轮发电机即用汽轮机驱动的发电机。利用余热产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电。

在另一些具体的示例中，可选地，余热发电装置201也可以为其他发电装置，如有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)发电装置。有机朗肯循环发电装置利用有机工质低沸点的特性。在低温条件下有机工质被加热即发生蒸发，工质汽化后获得较高的蒸气压力，推动膨胀机做功，从而将热能转换为机械能和电能。

如此，本申请实施例通过增设余热发电装置，余热发电装置可以利用可逆式燃料电池产生的余热发电。一方面，余热发电装置可以作为补充电源，提高了制氢供能系统供电的可靠性；另一方面，有效避免了可逆式燃料电池产生的热能浪费，提高了能源利用率。

继续参见图2，根据本申请的一些实施例，可选地，可逆式燃料电池103可以包括第一进液口k1和第二进液口k2。第一进液口k1和第二进液口k2均可以位于可逆式燃料电池103的侧面。第一进液口k1距离地面的高度可以大于第二进液口k2距离地面的高度，即第一进液口k1高于第二进液口k2。

供液组件104可以包括补液装置202和循环液换热装置203，输液管道s可以包括第二输液管道s2和第三输液管道s3。补液装置202可以通过第二输液管道s2与第一进液口k1连接。补液装置202可以在可逆式燃料电池103中的液体体积小于预设阈值或者液位低于预设阈值时向可逆式燃料电池103中进行补液，从而保证可逆式燃料电池103中的液体体积维持稳定，保证可逆式燃料电池103制氢的顺利进行。

循环液换热装置203的一端可以通过第三输液管道s3与第二进液口k2连接，循环液换热装置203的另一端可以通过第四输液管道s4与余热发电装置201连接。余热发电装置201中的液体可以通过第四输液管道s4流向循环液换热装置203，循环液换热装置203中的液体可以通过第三输液管道s3及第二进液口k2流向可逆式燃料电池103。可逆式燃料电池103中的液体再通过出液口和第一输液管道s1流向余热发电装置201，从而实现液体的循环流动。

如此，本申请实施例通过设置循环液换热装置，一方面，循环液换热装置可以实现向可逆式燃料电池提供液体，保证可逆式燃料电池制氢的顺利进行，也可以将可逆式燃料电池产生的多余液体带离，保证可逆式燃料电池中的液体体积维持稳定；另一方面，循环液换热装置可以实现液体的循环流动，将可逆式燃料电池产生的余热通过循环流动的液体传递至余热发电装置，提高了能源利用率。

由于可逆式燃料电池启动时间相对较长，所以在供电方面，若仅通过可逆式燃料电池作为新能源平抑波动的方式，可能存在可逆式燃料电池启动时间不足，导致供电可靠性存在不足的问题。

有鉴于此，本申请实施例考虑设置备用电池，在可逆式燃料电池启动时，通过备用电池向可逆式燃料电池提供备用电能，从而加快可逆式燃料电池的启动速度，缩短可逆式燃料电池的启动时间。

具体而言，继续参见图2，根据本申请的一些实施例，可选地，制氢供能系统10还可以包括用于提供备用电能的备用电池204，备用电池204可以通过第三输电线路L3与可逆式燃料电池103电连接。备用电池204可以通过第三输电线路L3向可逆式燃料电池103提供电能。备用电池204提供的电能可以用作可逆式燃料电池103的启动电能，也可以用作为负载供能。

如此，本申请实施例通过设置备用电池，可以在新能源供电装置和可逆式燃料电池发生故障无法供电时，提供备用电能，一方面可以保证制氢供能系统的正常供电；另一方面，备用电能可以作为可逆式燃料电池的启动电能，加快可逆式燃料电池的启动速度，缩短可逆式燃料电池的启动时间，提高制氢供能系统的黑启动能力。

根据本申请的一些实施例，可选地，备用电池204包括但不限于锂电池的电池包。锂电池的电池包可以作为黑启动单元，保证制氢供能系统具备黑启动能力，即制氢供能系统全部停电后，处于全“黑”状态，在不依赖外部供电的情况下，可以通过自身的锂电池的电池包供电完成制氢供能系统的重新启动。

相较于可逆式燃料电池，锂电池的启动时间更短。因此，可以在可逆式燃料电池正式启动之前，可以通过锂电池的电池包向负载供电。另外，锂电池的电池包提供的备用电能也可以作为可逆式燃料电池的启动电能，加快可逆式燃料电池的启动速度，缩短可逆式燃料电池的启动时间，从而弥补可逆式燃料电池启动时间相对较长的问题。

制氢供能系统中需要采集的数据较多，所以需要数量较多的传感器来采集这些数据。这样，可能会导致众多传感器采集的数据难以统一协调和管理的问题，同时也可能出现布线数量较多，增大制氢供能系统的占用空间的问题。

图3为本申请实施例提供的制氢供能系统的又一种平面结构示意图。如图3所示，根据本申请的一些实施例，可选地，制氢供能系统10还可以包括分布在制氢供能系统10中的多个装置上的传感器(图中未示出)，如设置在可逆式燃料电池103上的温度传感器和液位传感器以及下文中提及的气体传感器等。制氢供能系统10还可以包括分布式测控装置301、无线传输装置302和控制装置303。分布式测控装置301例如可以通过第一有线传输线路y1与无线传输装置302电连接，并通过无线传输装置302与多个传感器通信连接。控制装置303可以通过第二有线传输线路y2或无线传输装置与分布式测控装置301通信连接。多个传感器采集的数据可以通过分布式测控装置301传输到控制装置303。

如此，本申请实施例通过设置分布式测控装置，分布式测控装置可以与分布在制氢供能系统中的多个装置上的传感器交互，实现多种数据的采集和监控，有利于实现统一管理，提高可应用空间。此外，本申请实施例通过设置无线传输装置，通过无线传输装置实现分布式测控装置与众多传感器的无线通信连接，有利于减少制氢供能系统中的内部走线，进一步减小制氢供能系统的体积。

图4为本申请实施例提供的制氢供能系统的一种立体结构示意图。如图4所示，根据本申请的一些实施例，可选地，可移动载体可以包括第二壳体401，可逆式燃料电池103和储氢装置105均可以设置于第二壳体401的内部。沿第二壳体401垂直于地面的高度方向Z，储氢装置105可以设置于可逆式燃料电池103的下方。制氢供能系统10还可以包括隔离装置402，隔离装置402可以位于可逆式燃料电池103与储氢装置105之间。隔离装置402可以起到隔热和/或隔电的作用。

由于氢气具有易燃易爆的特性，所以通过在可逆式燃料电池与储氢装置之间增设隔离装置，可以有效避免可逆式燃料电池产生的电能和/或热能传递至储氢装置，提高制氢供能系统的安全性。

继续参见图4，在一些具体的示例中，可选地，隔离装置402可以包括隔离挡板402a。隔离挡板402a可以与第二壳体401固定连接。隔离挡板402a开设有贯穿隔离挡板402a的第一表面a与隔离挡板402a的第二表面b的第一通孔T1和第二通孔T2。氢气输入通道H1可以穿过第一通孔T1，氢气输出通道H2穿过第二通孔T2。

如此，一方面，通过在可逆式燃料电池与储氢装置之间增设隔离挡板，可以有效避免可逆式燃料电池产生的电能和/或热能传递至储氢装置，提高制氢供能系统的安全性。另一方面，通过在隔离挡板上开设第一通孔和第二通孔，可以保证氢气输入通道和氢气输出通道顺利穿过隔离挡板，进而保证在制氢时可逆式燃料电池产生的氢能够顺利储存至储氢装置，以及在发电时储氢装置的氢气能够顺利进入可逆式燃料电池。

继续参见图4，根据本申请的一些实施例，可选地，新能源电力转换装置102、可逆式燃料电池103、补液装置202、循环液换热装置203和储氢装置105均可以设置于第二壳体401的内部。制氢供能系统10还可以包括氢气报警装置403、氧气报警装置404和排风装置405中的至少一种装置。其中，氢气报警装置403设置于第二壳体401的内部，且氢气报警装置403可以与第二壳体401固定连接。氢气报警装置403距离地面的高度大于可逆式燃料电池103距离地面的高度。即，氢气报警装置403位于可逆式燃料电池103的上方，如此设置的好处在于：氢气的密度小于空气的密度，所以可逆式燃料电池103产生的氢气会向高处扩散，因此，将氢气报警装置403设置于可逆式燃料电池103的上方，可以较好的检测氢气的浓度，及时报警。

氧气报警装置404设置于第二壳体401的内部，且氧气报警装置404与第二壳体401固定连接。氧气报警装置404距离地面的高度大于可逆式燃料电池103距离地面的高度。即，氧气报警装置404位于可逆式燃料电池103的上方，如此设置的好处在于：氧气的密度小于空气的密度，所以可逆式燃料电池103产生的氧气会向高处扩散，因此，将氧气报警装置404设置于可逆式燃料电池103的上方，可以较好的检测氧气的浓度，及时报警。

第二壳体401的顶面(即远离地面的一侧)开设有排风口p，排风装置405可以设置在排风口p之中。如前所述，氢气的密度和氧气的密度小于空气的密度，所以在第二壳体401的顶面开设排风口p，可以较好的排出第二壳体401中的氢气和氧气。

如此，本申请实施例通过设置氢气报警装置，可以在制氢供能系统中的氢气过量时及时提醒，保证制氢供能系统的运行安全。通过设置氧气报警装置，可以在制氢供能系统中的氧气过量时及时提醒，保证制氢供能系统的运行安全。通过设置排风装置，可以在制氢供能系统中的氢气和/或氧气过量时，将制氢供能系统中的氢气和/或氧气排出到外界，保证制氢供能系统的运行安全。

继续参见图4，根据本申请的一些实施例，可选地，制氢供能系统10还可以包括氢气纯化装置406，氢气纯化装置406可以通过气体管道与可逆式燃料电池103连接，氢气纯化装置406可以用于对可逆式燃料电池103产生的氢气进行纯化，然后将纯化后的氢气储存至储存装置105中。

图5为本申请实施例提供的制氢供能系统的另一种立体结构示意图。

图6为本申请实施例提供的制氢供能系统的又一种立体结构示意图。如图5所示，在一些示例中，新能源供电装置101可以为风力发电机组。如图6所示，在另一些示例中，新能源供电装置101可以为太阳能电池。如图5或者图6所示，新能源供电装置101可以设置在第二壳体401的外部，且新能源供电装置101可以与第二壳体401的顶面固定连接。第二壳体401上开设有过孔，新能源供电装置101与新能源电力转换装置(图中未示出)之间的第一输电线路(图中未示出)穿过过孔。

如此，通过将新能源供电装置设置在第二壳体的外部，一方面，可以使得新能源供电装置能够利用第二壳体之外的风能或光能等新能源发电，保证新能源供电装置的正常运行；另一方面，将新能源供电装置集成在第二壳体上，即便将制氢供能系统运输到偏远的区域，制氢供能系统也能够利用自身的新能源供电装置为可逆式燃料电池充电，而无需外部连接其他供电设备为可逆式燃料电池充电，保证制氢供能系统自身产生的电能的循环利用。

图7为本申请实施例提供的制氢供能系统的一种运行模式示意图。如图7所示，在制氢模式下，可逆式燃料电池103在新能源供电装置提供的电能的作用下，可以对补液装置202和/或循环液换热装置203提供的液体(比如水)进行电解，生成氢气，氢气储氢至储氢装置105之中。余热发电装置201可以利用可逆式燃料电池103在制氢过程中产生的余热发电，为新能源供电装置提供补充备用电源，提供整个制氢供能系统供电的稳定性。氢气报警装置403可以监测可逆式燃料电池103产生的氢气浓度，氢气过量时报警。氧气报警装置404可以监测可逆式燃料电池103产生的氧气浓度，氧气过量时报警。在氢气过量和/或氧气过量时，排风装置405启动，将制氢供能系统中的过量的氢气和/或氧气排放至外界。

在燃料电池模式下，储氢装置105释放的氢气传输至可逆式燃料电池103之中。可逆式燃料电池103利用氢气和氧气的电化学反应产生电能。余热发电装置201可以利用可逆式燃料电池103在发电过程中产生的余热发电，为新能源供电装置101提供补充备用电源，提供整个制氢供能系统供电的稳定性。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加。并且，为了简明起见，这里省略对已知技术的详细描述。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；数量词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (12)

1.一种制氢供能系统，其特征在于，包括：

新能源供电装置；

新能源电力转换装置，所述新能源电力转换装置通过第一输电线路与所述新能源供电装置电连接；

可逆式燃料电池，所述可逆式燃料电池的输入端通过第二输电线路与所述新能源电力转换装置电连接，所述可逆式燃料电池的输出端与负载电连接；

供液组件，所述供液组件和所述可逆式燃料电池之间以提供液体的输液管道连接；

储氢装置，所述储氢装置和所述可逆式燃料电池之间以通过氢气的氢气输入通道和氢气输出通道连接。

2.根据权利要求1所述的制氢供能系统，其特征在于，所述制氢供能系统集成于可移动载体上。

3.根据权利要求1所述的制氢供能系统，其特征在于，所述储氢装置包括固态储氢装置，所述固态储氢装置包括第一壳体和容纳于所述第一壳体之内的内芯，所述内芯中含有具有吸附和储存氢气性能的材料。

4.根据权利要求1所述的制氢供能系统，其特征在于，所述可逆式燃料电池包括出液口；

所述制氢供能系统还包括余热发电装置，所述余热发电装置通过第一输液管道与所述出液口连接，所述可逆式燃料电池中的液体通过所述出液口及所述第一输液管道流向所述余热发电装置，所述余热发电装置被配置为利用所述第一输液管道中的液体携带的热能发电。

5.根据权利要求4所述的制氢供能系统，其特征在于，

所述可逆式燃料电池包括第一进液口和第二进液口，所述第一进液口和所述第二进液口均位于所述可逆式燃料电池的侧面，且所述第一进液口距离地面的高度大于所述第二进液口距离地面的高度；

所述供液组件包括补液装置和循环液换热装置，所述输液管道包括第二输液管道和第三输液管道；

所述补液装置通过所述第二输液管道与所述第一进液口连接；

所述循环液换热装置的一端通过所述第三输液管道与所述第二进液口连接，所述循环液换热装置的另一端通过第四输液管道与所述余热发电装置连接，所述余热发电装置中的液体通过所述第四输液管道流向所述循环液换热装置，所述循环液换热装置中的液体通过所述第三输液管道及所述第二进液口流向所述可逆式燃料电池。

6.根据权利要求1所述的制氢供能系统，其特征在于，所述制氢供能系统还包括用于提供备用电能的备用电池，所述备用电池通过第三输电线路与所述可逆式燃料电池电连接。

7.根据权利要求6所述的制氢供能系统，其特征在于，所述备用电池包括锂电池的电池包。

8.根据权利要求1所述的制氢供能系统，其特征在于，所述制氢供能系统还包括：

分布在所述制氢供能系统中的多个装置上的传感器；

分布式测控装置；

无线传输装置，所述分布式测控装置通过第一有线传输线路与所述无线传输装置电连接，并通过所述无线传输装置与所述传感器通信连接；

控制装置，所述控制装置通过第二有线传输线路或所述无线传输装置与所述分布式测控装置通信连接，所述传感器采集的数据通过所述分布式测控装置传输到所述控制装置。

9.根据权利要求2所述的制氢供能系统，其特征在于，所述可移动载体包括第二壳体，所述可逆式燃料电池和所述储氢装置均设置于所述第二壳体的内部；

沿所述第二壳体垂直于地面的高度方向，所述储氢装置设置于所述可逆式燃料电池的下方，所述制氢供能系统还包括隔离装置，所述隔离装置位于所述可逆式燃料电池与所述储氢装置之间。

10.根据权利要求9所述的制氢供能系统，其特征在于，所述隔离装置包括隔离挡板，所述隔离挡板与所述第二壳体固定连接，所述隔离挡板开设有贯穿所述隔离挡板的第一表面与所述隔离挡板的第二表面的第一通孔和第二通孔；

所述氢气输入通道穿过所述第一通孔，所述氢气输出通道穿过所述第二通孔。

11.根据权利要求2所述的制氢供能系统，其特征在于，所述可移动载体包括第二壳体，所述新能源电力转换装置、所述可逆式燃料电池、所述供液组件和所述储氢装置均设置于所述第二壳体的内部；

所述制氢供能系统还包括以下至少一种装置：

氢气报警装置，所述氢气报警装置设置于所述第二壳体的内部，且与所述第二壳体固定连接，所述氢气报警装置距离地面的高度大于所述可逆式燃料电池距离地面的高度；

氧气报警装置，所述氧气报警装置设置于所述第二壳体的内部，且与所述第二壳体固定连接，所述氧气报警装置距离地面的高度大于所述可逆式燃料电池距离地面的高度；

排风装置，所述第二壳体的顶面开设有排风口，所述排风装置设置在所述排风口之中。

12.根据权利要求11所述的制氢供能系统，其特征在于，

所述新能源供电装置设置在所述第二壳体的外部，且与所述第二壳体的顶面固定连接；

所述第二壳体上开设有过孔，所述新能源供电装置与所述新能源电力转换装置之间的所述第一输电线路穿过所述过孔。

Images