CZ35997U1 - Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem - Google Patents
Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ35997U1 CZ35997U1 CZ2021-39237U CZ202139237U CZ35997U1 CZ 35997 U1 CZ35997 U1 CZ 35997U1 CZ 202139237 U CZ202139237 U CZ 202139237U CZ 35997 U1 CZ35997 U1 CZ 35997U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- modules
- module
- hydrogen storage
- hydrogen
- output module
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 59
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 59
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 54
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/305—Communication interfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
- B60L53/53—Batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
- B60L53/54—Fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem
Oblast techniky
Technické řešení se týká modulárního zdroje elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem.
Dosavadní stav techniky
Výroba elektrické energie z vodíku podle dosavadního stavu techniky je zpravidla spojena se stabilními výrobníky, kde jsou umístěny zásobníky vodíku a vodíkové palivové články. Elektrická energie pak je ukládána do baterií a z těch je teprve dodávána ke spotřebiči.
Jsou známy také transportovatelné generátory elektrické energie, například z dokumentu US 2020376975 AI je znám mobilní generátor elektrické energie s vodíkovými palivovými články, jehož výstup může být připojen k elektrickým vozidlům.
Nevýhodou dosud známých řešení je především jejich malá variabilita.
Podstata technického řešení
Technické řešení je založeno na myšlence, vytvořit zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem z více vzájemně propojitelných modulů, které je možné jednotlivě přepravovat a sestavovat na místě vždy podle požadované kapacity zdroje elektrické energie.
Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem podle předloženého technického řešení sestává z alespoň jednoho modulu vodíkového zásobníku, který obsahuje zásobník stlačeného vodíku, propojovací potrubí, ovládací ventily a řídící jednotku modulu vodíkového zásobníku, alespoň jednoho modulu generátoru energie, který obsahuje vodíkový palivový článek pro výrobu elektrické energie, výkonový měnič a řídící jednotku modulu generátoru energie, ajednoho výstupního modulu, který obsahuje vysokonapěťovou baterii, řídící jednotku výstupního modulu, DC/AC měnič a/nebo nabíječku s výstupy pro přímé nabíjení baterie elektromobilu, přičemž moduly vodíkového zásobníku a moduly generátoru energie jsou rozpojitelně propojeny vedením pro rozvádění vodíku, moduly generátoru energie a výstupní modul jsou rozpojitelně propojeny vysokonapěťovým kabelem, a moduly vodíkového zásobníku, moduly generátoru energie a výstupní modul jsou rozpojitelně propojeny datovými komunikačními kabely.
Každý modul vodíkového zásobníku s výhodou obsahuje alespoň jednu tlakovou láhev s vodíkem s příslušným redukčním ventilem.
Každý modul generátoru energie obsahuje vodíkový palivový článek pro výrobu elektrické energie, s přívodem vzduchu opatřeným filtrem a s chladícím okruhem, výkonový měnič a řídící jednotku pro komunikaci s moduly vodíkového zásobníku a s výstupním modulem. Dále může obsahovat výměník pro externí připojení tepelných spotřebičů.
Výstupní modul obsahuje vysokonapěťovou baterii, DC/AC měnič a/nebo nabíječku s výstupy pro přímé nabíjení baterie elektromobilu.
Moduly vodíkového zásobníku, moduly generátoru energie a výstupní modul jsou s výhodou umístěny každý zvlášť na standardní transportní paletě. Mohou tak být jednoduše transportovány a pomocí rozpojitelných propojovacích vedení pro rozvádění vodíku, vysokonapěťových kabelů a datových komunikačních kabelů sestavovány do variabilních celků.
- 1 CZ 35997 UI
Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem podle předloženého technického řešení má s výhodou alespoň dva nebo více modulů vodíkového zásobníku. Případným paralelním spojením dvou nebo více modulů generátoru energie je možné zvýšit výkon.
Výstupní modul má s výhodou výstupy pro přímé nabíjení baterie elektromobilu jak podle standardu CHAdeMO, tak také podle standardu CCS. Pro nabíjení elektromobilů prostřednictvím jejich palubní nabíječky nebo pro jiné účely může mít také obvyklé zásuvky třífázového napětí 3 x 400 V a střídavého napětí 230 V.
Objasnění výkresu
Technické řešení bude blíže objasněno pomocí schematického výkresu, kde na obr. 1 je znázorněn modulární zdroj elektrické energie v příkladném provedení se třemi moduly vodíkového zásobníku, jedním modulem generátoru energie a jedním výstupním modulem.
Příklad uskutečnění technického řešení
Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem podle příkladného provedení technického řešení má tři moduly 2 vodíkového zásobníku, jeden modul 1 generátoru energie a jeden výstupní modul 3. Moduly 2 vodíkového zásobníku, modul 1 generátoru energie a výstupní modul 3 jsou uspořádány každý zvlášť na podstavě, která svými rozměry odpovídá standardní paletě s rozměry 1200x800.
Každý modul 2 vodíkového zásobníku v tomto příkladu provedení sestává ze tří tlakových lahví s vodíkem o objemu 3x150 1 s příslušným redukčním ventilem, propojovacího potrubí, ovládacích ventilů a řídící jednotky. Plynný vodík je v tlakové lahvi uskladněn pod tlakem 50 MPa, výstupní tlak nastavený redukčním ventilem je 1 MPa. Všechny tři moduly 2 vodíkového zásobníku jsou vzájemně rozpojitelně propojeny vedením 5 pro rozvádění vodíku, podle příkladu provedení hadicemi s rychlospojkami. Vodík pod tlakem 1 MPa je rozváděn vedením 5 mezi všemi třemi moduly 2 vodíkového zásobníku a také k modulu 1 generátoru energie.
Díky propojení hadicemi s rychlospojkami je možné paralelně spojovat různý počet modulů 2 vodíkového zásobníku, čímž je možné získat jakoukoliv požadovanou kapacitu zásoby vodíku (energie). Podle příkladného provedení technického řešení je v jednom modulu 2 vodíkového zásobníku uskladněno 14 kg vodíku. Modul 2 vodíkového zásobníku však může obsahovat také jiný počet tlakových lahví s vodíkem, přičemž mohou být použity tlakové láhve s různým objemem a/nebo tlakem, nebo může obsahovat jinak uskladněný vodík, také v jiné než plynné fázi.
Moduly 2 vodíkového zásobníku mohou být plněny běžnou plnící koncovkou pro vodíkové automobily a autobusy s plnícím tlakem až 70 MPa.
Modul 1 generátoru energie obsahuje vodíkový palivový článek pro výrobu elektrické energie, výkonový měnič a řídící j ednotku pro komunikaci s moduly 2 vodíkového zásobníku a s výstupním modulem 3. Vodíkový palivový článek podle příkladu provedení je vodíkový palivový článek s protonvýměnnou membránou o výkonu 30 kW s příslušným filtračním systémem vstupu vzduchu a s příslušným chlazením. Výkonový měnič upravuje napětí palivového článku na napětí vysokonapěťové stejnosměrné sběrnice, které je v tomto příkladu provedení 650 V. Sběrnice je vysokonapěťovým kabelem 4 připojena do výstupního modulu 3. Modul 1 generátoru energie je propojen s jedním z paralelně spojených modulů 2 vodíkového zásobníku hadicí s rychlospojkami 5. Činnost modulu 1 generátoru energie je řízena algoritmy, které jsou obvyklé při regulaci generátoru energie v závislosti na odběru.
V jiném provedení technického řešení může být uspořádáno více modulů 1 generátoru energie
-2CZ 35997 UI paralelně. Chlazení může být realizováno jako tepelný výměník umožňující využití odpadního tepla ve vnějším okruhu, například pro vytápění.
Výstupní modul 3 obsahuje vysokonapěťovou baterii pro vyrovnávání zátěžových špiček, která má 5 v příkladném provedení kapacitu 8,5 kWh a může poskytovat výkon až 100 kW. Výstupní modul dále obsahuje DC/AC měnič, nabíječku o výkonu 50 kW s výstupy pro přímé DC nabíjení baterie elektromobilu, v příkladu provedení výstup podle standardu CHAdeMO a výstup podle standardu CCS, a řídící jednotku pro komunikaci s modulem 1 generátoru energie. Nabíječka komunikuje obvyklým způsobem s palubní sítí nabíjeného vozidla. Výstupní modul 3 podle příkladu provedení to má také standardní výstup třífázového napětí 3 x 400 V a výstup střídavého napětí 230 V.
Moduly 2 vodíkového zásobníku, modul 1 generátoru energie a výstupní modul 3 jsou propojeny datovými komunikačními kabely 6.
Claims (6)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem, vyznačující se tím, že sestává z alespoň jednoho modulu (2) vodíkového zásobníku, který obsahuje zásobník stlačeného vodíku, propojovací potrubí, ovládací ventily a řídící jednotku modulu (2) vodíkového zásobníku, z alespoň jednoho modulu (1) generátoru energie, který obsahuje vodíkový palivový článek pro výrobu elektrické energie, výkonový měnič a řídící jednotku modulu (1) generátoru energie, a z výstupního modulu (3), který obsahuje vysokonapěťovou baterii, řídící jednotku výstupního modulu (3), DC/AC měnič a/nebo nabíječku s výstupy pro přímé nabíjení baterie elektromobilu, přičemž moduly (2) vodíkového zásobníku a moduly (1) generátoru energie jsou rozpojitelně propojeny vedením (5) pro rozvádění vodíku, moduly (1) generátoru energie a výstupní modul (3) jsou rozpojitelně propojeny vysokonapěťovým kabelem (4), a moduly (2) vodíkového zásobníku, moduly (1) generátoru energie a výstupní modul (3) jsou rozpojitelně propojeny datovými komunikačními kabely (6).
- 2. Zdroj elektrické energie podle nároku 1, vyznačující se tím, že moduly (2) vodíkového zásobníku, moduly (1) generátoru energie a výstupní modul (3) jsou uspořádány každý zvlášť na podstavě, která je vytvořena jako transportní paleta.
- 3. Zdroj elektrické energie podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že má alespoň dva moduly (2) vodíkového zásobníku.
- 4. Zdroj elektrické energie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že má alespoň dva moduly (1) generátoru energie.
- 5. Zdroj elektrické energie podle kteréhokoliv z předcházej ících nároků 1 až 4, vyznačuj ící se tím, že modul (1) generátoru energie obsahuje tepelný výměník pro využití odpadního tepla.
- 6. Zdroj elektrické energie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že výstupní modul (3) obsahuje výstup pro přímé DC nabíjení baterie elektromobilu podle obvyklého standardu a/nebo výstup třífázového napětí 3 x 400 V a střídavého napětí 230 V.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-39237U CZ35997U1 (cs) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-39237U CZ35997U1 (cs) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ35997U1 true CZ35997U1 (cs) | 2022-05-10 |
Family
ID=81926106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021-39237U CZ35997U1 (cs) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ35997U1 (cs) |
-
2021
- 2021-10-05 CZ CZ2021-39237U patent/CZ35997U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110474356B (zh) | 基于复用双向dcdc变换器的充储一体方法和系统 | |
| US20190337406A1 (en) | Charging station for vehicle or energy-storage unit | |
| US7411308B2 (en) | Renewable energy power systems | |
| CN104505867B (zh) | 一种交直流混合微电网系统及其控制策略 | |
| CN109163214B (zh) | 加氢站 | |
| CN202488178U (zh) | 基于直流母线的光伏储能电动汽车充电站系统 | |
| CN107431373A (zh) | 自适应电池组 | |
| CN112400248A (zh) | 基于液流电池的充电系统 | |
| KR20190085089A (ko) | 부하 시험 시스템 | |
| WO2021017508A1 (zh) | 一种储能充电桩 | |
| WO2007018830A2 (en) | Renewable energy power systems | |
| US20160036097A1 (en) | Modular electrical energy storage device and its usages | |
| CN102487148B (zh) | 大规模全钒液流储能电池系统及其控制方法和应用 | |
| CN103825042B (zh) | 用于离网型太阳能发电系统的液流电池系统 | |
| KR20200135407A (ko) | 전기 에너지 분배 시스템 | |
| CZ35997U1 (cs) | Zdroj elektrické energie s vodíkovým palivovým článkem | |
| EP3182554B1 (en) | A system for converting distributed renewable energy into usable energy | |
| CN214506628U (zh) | 移动充电装置 | |
| CN212685300U (zh) | 一种电动汽车用的充电装置 | |
| CN212098472U (zh) | 一种光伏储能充电站系统 | |
| JP6516061B1 (ja) | 急速充電ステーション | |
| CN212950158U (zh) | 一种集成电能转换装置、供电装置、车辆及设备 | |
| CN111674284A (zh) | 一种电动汽车用的充电装置和控制方法 | |
| CN209029748U (zh) | 一种移动式多能源供电站 | |
| CN110912113A (zh) | 一种直流多能互补系统及互补方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20220510 |