質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，它包括安裝在框架內(nèi)的導(dǎo)風(fēng)罩、風(fēng)機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、控制器、燃料電池電堆和氫氣管系。所述框架內(nèi)腔至少分隔成三個區(qū)間，每個區(qū)間配有沿導(dǎo)軌移動的橫托，不同的橫托上分別置放配套的插箱，每個插箱都預(yù)留接口。所述燃料電池電堆作為一插箱安置在框架內(nèi)前部下位處，由控制器和DC/DC轉(zhuǎn)換器組成的插箱安置在框架內(nèi)前部上位處。另外，在燃料電池電堆后背安裝風(fēng)機(jī)及配套的導(dǎo)風(fēng)罩。所述氫氣管系集成為獨立的插箱安置在風(fēng)機(jī)之后，從外部引入的氫氣經(jīng)氫氣管系往燃料電池電堆輸送燃料。本實用新型是一種具有可拆解結(jié)構(gòu)的備電電源，解決了特別地理位置處建移動主基站設(shè)備難運輸?shù)膯栴}。
【專利說明】
質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種新能源裝備領(lǐng)域的一項技術(shù)方案，具體地講，本實用新型涉及一種燃料電池模塊化設(shè)計，特別是一種質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今時代，移動通信技術(shù)已十分發(fā)達(dá)，手機(jī)已成為大眾日常生活用品之一。手機(jī)是移動通信的終端設(shè)備，它需要有一系列相關(guān)的設(shè)備支持才能實現(xiàn)移動通信的目的，移動通信基站僅是其中一部分設(shè)備的集合，其功能主要是發(fā)射和接受通信信號。因所建移動通信基站配套功率有限，必須每隔一段距離設(shè)置一座移動通信基站，合理分布移動基站才能滿足處在不同位置的人們都能得到高質(zhì)量的通信。移動通信基站正常運行的前提條件是配置電源，另外，為了防止電網(wǎng)意外斷電，每個移動通信基站都配置備電電源用于應(yīng)急。市場上在用移動通信基站配置的備電電源大多數(shù)是鉛酸蓄電池，也有部分應(yīng)用燃料電池。這兩種電力儲能設(shè)備都是組合體，自重大，運輸不便，對于位置相對偏辟的移動通信基站，特別是一些位于山區(qū)、海島等偏辟處因起吊設(shè)備不能到達(dá)施工現(xiàn)場，成套的備電電源很難就位，尤其是一些機(jī)柜不能橫置的燃料電池在一些特殊位置安裝更難。即使安裝到位后，一旦運行過程中發(fā)生故障，同樣存在設(shè)備整體移動不便的問題，只能求助制造商派員現(xiàn)場檢修。這種解決辦法雖然能夠消除設(shè)備故障，但存在兩個很現(xiàn)實的問題，一是及時性差，二是維護(hù)成本大，這些問題都制約了偏辟地區(qū)移動通信基站的運行質(zhì)量，特別對燃料電池這種新能源裝備的普及帶來不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型主要針對現(xiàn)有技術(shù)燃料電池一體化結(jié)構(gòu)，在起吊設(shè)備不能正常到達(dá)的施工位置處搬運難和維修不便的問題，提出一種可拆解結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，該設(shè)備分拆容易、組合可靠，最重要的是便于搬運、便于檢修、便于更換。
[0004]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)。
[0005]質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，它包括安裝在框架內(nèi)的導(dǎo)風(fēng)罩、風(fēng)機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、控制器、燃料電池電堆和氫氣管系。其改進(jìn)之處在于:所述框架為矩形體，內(nèi)腔至少分隔成三個大小不等相對獨立的區(qū)間，每個區(qū)間都配有沿導(dǎo)軌前后移動的橫托，橫托上置放由相關(guān)部件組成特定功能的模塊化插箱，每個插箱都預(yù)留功能性接口。所述框架內(nèi)前部安置的插箱由一組相疊合的燃料電池電堆組成，在框架頂面與燃料電池電堆之間空格處，安置由控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器組成的插箱。燃料電池電堆后背直連風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口端配裝面朝框架背板的導(dǎo)風(fēng)罩，構(gòu)成風(fēng)機(jī)經(jīng)導(dǎo)風(fēng)罩從框架外部引入空氣至燃料電池電堆的通道。所述氫氣管系的組件經(jīng)模塊設(shè)計，然后集成在同一插箱之中，該插箱安置在風(fēng)機(jī)與框架后背板之間，從外部引入的氫氣經(jīng)氫氣管系向燃料電池電堆提供燃料。
[0006]作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)。
[0007]作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述控制器除配置了功能性接口外，還配置測量燃料電池電堆電壓、電流及氫氣管系壓力的儀表。
[0008]作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述氫氣管系設(shè)有進(jìn)氣和出氣兩條通道，進(jìn)氣通道由串接的氫氣緩沖器、進(jìn)口電磁閥和減壓器組成，減壓器的出口直連燃料電池電堆的氫氣進(jìn)口，出氣管道中安裝的排氣電磁閥直連燃料電池電堆的氫氣出口，在減壓器與排氣電磁閥之間并聯(lián)傳感器和安全閥。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果:
[0010]1、各功能性器件經(jīng)模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、集成度高，特別適合歸集成插箱；
[0011]2、系統(tǒng)由不同功能的插箱組成，因插箱預(yù)留了接口，組裝容易，維修時拆卸方便；
[0012]3、插箱可拆卸結(jié)構(gòu)簡單，安裝時便于化整為零搬運，在起吊設(shè)備進(jìn)不了施工現(xiàn)場的工程中，不存在安裝困難的問題。
[0013]4、發(fā)生故障時，便于更新有問題的插箱，有針對性的拆卸一方面及時性好，另一方面將換下的問題插箱返廠作專業(yè)性檢測或維修，制造商無需派人到現(xiàn)場維修，大大節(jié)省維修成本。
【附圖說明】

[0014]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0015]圖2是圖1右視圖。
[0016]圖3圖1中氫氣管系方框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面根據(jù)附圖并結(jié)合實施例，對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0018]圖1和圖2所示的質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，它包括安裝在框架I內(nèi)的導(dǎo)風(fēng)罩2、風(fēng)機(jī)3、DC/DC轉(zhuǎn)換器4、控制器5、燃料電池電堆6和氫氣管系7。所述框架I為矩形體，它是包容上述系統(tǒng)組成器件的載體。本實施例是配套移動通信基站的備電電源，其容量為1.5kW。因配套容量偏小，框體I內(nèi)腔僅需分隔成三個相對獨立的區(qū)間，每個區(qū)間都配有沿導(dǎo)軌前后移動的橫托，不同位置的橫托上分別置放由相關(guān)部件組成特定功能的模塊化插箱，每個插箱都預(yù)留功能性接口，作為輸入、輸出及控制的接口是相互對接點，在結(jié)構(gòu)上做到了易拆卸、易對接。合理布置插箱是本實用新型重要內(nèi)容之一，首先在框架I內(nèi)前部安置兩只插箱，下位插箱由一組相疊合的燃料電池電堆6組成，接著在框架I頂面與下位插箱之間安置上位插箱，上位插箱由控制器5和DC/DC轉(zhuǎn)換器4組成。另外在燃料電池電堆6后背直連風(fēng)機(jī)3，風(fēng)機(jī)3進(jìn)口端配裝面朝框架I背板的導(dǎo)風(fēng)罩2，此結(jié)構(gòu)形成風(fēng)機(jī)3經(jīng)導(dǎo)風(fēng)罩2從框架I外部引入空氣至燃料電池電堆6的通道，便于空氣中的氧氣與已進(jìn)入燃料電池電堆6內(nèi)的氫氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。為了節(jié)省框架I內(nèi)腔和提高空氣輸入效率，本實用新型應(yīng)用的風(fēng)機(jī)3為離心式風(fēng)機(jī)。由于離心式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，它比同規(guī)格的軸流式風(fēng)機(jī)軸向尺寸小很多，而且送風(fēng)穩(wěn)定、風(fēng)壓高。本實用新型中燃料電池電堆6耗用的氫氣從外部引入，因此配套的氫氣管系7按圖3所示布局，它由進(jìn)氣和出氣兩條通道組成。進(jìn)氣通道由串接的氫氣緩沖閥7.1、進(jìn)口電磁閥7.2和減壓器7.3組成，從減壓器7.3出口輸出的氫氣直接進(jìn)入燃料電池電堆6的氫氣進(jìn)口。出氣通道中安裝的排氣電磁閥7.6主要用于控制廢氣外排，排氣電磁閥7.6—端直連燃料電池電堆6，另一端從框架I背板伸出出氣。為了提高系統(tǒng)運行的安全性和監(jiān)控能力，在減壓器7.3與排氣電磁閥7.6的出口處之間并聯(lián)傳感器7.4和安全閥7.5。上述氫氣管系7配置的組件全部經(jīng)模塊化設(shè)計，然后集成在同一插箱之中，該插箱安置在風(fēng)機(jī)3與框架I背板之間，并通過管道直連燃料電池電堆6。
[0019]控制器5是本系統(tǒng)人機(jī)對話窗口，它除配置了必要的功能性接口外，還集中配置了測量燃料電池電堆6電壓、電流及氫氣管系7壓力的儀表和開關(guān)。本實施例控制器5還預(yù)留了485通信接口，便于實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0020]本實用新型在氫氣管系7中配置了氫氣緩沖器7.1，利用氫氣緩沖器7.1削峰填谷的性能減小外部引入的氫氣壓力波動，確保系統(tǒng)運行期間不發(fā)生間斷供氫氣的問題。平緩供應(yīng)氫氣有利于提高燃料電池電堆6的發(fā)電質(zhì)量。
[0021]本實用新型所述的質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱系統(tǒng)，是一種具有可拆解結(jié)構(gòu)的備電電源。若初建的移動通信基站地理位置很偏辟，在起吊設(shè)備進(jìn)不了施工現(xiàn)場的情況下，可做到以插箱為單元拆解，拆零后便于人力運至施工現(xiàn)場再組裝。系統(tǒng)運行過程中一旦發(fā)生故障，便于及時拆解有問題的插箱，以及重新?lián)Q上備用插箱。這種可拆解結(jié)構(gòu)實際應(yīng)用時有三大好處:一是解決在特殊地理位置處建移動通信基站的困難;二是故障排除及時，有利于提高通信質(zhì)量;三是換下的問題插箱可返廠作專業(yè)性檢測及維修，制造商無需派人到現(xiàn)場維修，大大節(jié)省維修成本。
【主權(quán)項】
1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，它包括電堆發(fā)電單元、電能轉(zhuǎn)換及控制單元、氫氣管路系統(tǒng);所述電堆發(fā)電單元包含依次連接的燃料電池電堆、導(dǎo)風(fēng)罩、離心風(fēng)機(jī);所述電能轉(zhuǎn)換及控制單元包含依次連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器、插箱控制器;所述氫氣管路系統(tǒng)包含依次連接的氫氣緩沖器、進(jìn)口電磁閥、減壓器、壓力傳感器、安全閥、排氣電磁閥；安裝在框架(I)內(nèi)的導(dǎo)風(fēng)罩(2)、風(fēng)機(jī)(3)、DC/DC轉(zhuǎn)換器(4)、控制器(5)、燃料電池電堆(6)和氫氣管系(7);其特征在于:所述框架(I)為矩形體，內(nèi)腔至少分隔成三個大小不等相對獨立的區(qū)間，每個區(qū)間都配有沿導(dǎo)軌前后移動的橫托，橫托上置放由相關(guān)部件組成特定功能的模塊化插箱，每個插箱都預(yù)留功能性接口；所述框架(I)內(nèi)前部安置的插箱由一組相疊合的燃料電池電堆(6)組成，在框架(I)頂面與燃料電池電堆(6)之間空格處，安置由控制器(5)、DC/DC轉(zhuǎn)換器(4)組成的插箱;燃料電池電堆(6)后背直連風(fēng)機(jī)(3)，風(fēng)機(jī)(3)進(jìn)口端配裝面朝框架(I)背板的導(dǎo)風(fēng)罩(2)，構(gòu)成風(fēng)機(jī)(3)經(jīng)導(dǎo)風(fēng)罩(2)從框架(I)外部引入空氣至燃料電池電堆(6)的通道;所述氫氣管系(7)的組件經(jīng)模塊設(shè)計，然后集成在同一插箱之中，該插箱安置在風(fēng)機(jī)(3)與框架(I)后背板之間，從外部引入的氫氣經(jīng)氫氣管系(7)向燃料電池電堆(6)提供燃料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)(3)為離心式風(fēng)機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器(5)除配置了功能性接口外，還配置測量燃料電池電堆(6)電壓、電流及氫氣管系壓力的儀表和開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池模塊化插箱集成系統(tǒng)，其特征在于:所述氫氣管系(7)設(shè)有進(jìn)氣和出氣兩條通道，進(jìn)氣通道由串接的氫氣緩沖器(7.1)、進(jìn)口電磁閥(7.2)和減壓器(7.3)組成，減壓器(7.3)的出口直連燃料電池電堆(6)的氫氣進(jìn)口，出氣管道中安裝的排氣電磁閥(7.6)直連燃料電池電堆(6)的氫氣出口，在減壓器(7.3)與排氣電磁閥(7.6)的出口處之間并聯(lián)傳感器(7.4)和安全閥(7.5)。
【文檔編號】H01M8/24GK205723792SQ201620419683
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】刁力鵬, 佘沛亮, 鐘義華
【申請人】雙登集團(tuán)股份有限公司