一種氫燃料電池后備電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種氫燃料電池后備電源系統(tǒng)，其解決了現(xiàn)有氫燃料電池體積大、集成化程度低、發(fā)電效率低、不能自動控制運行、氫氣儲存時存在泄漏的隱患的技術問題，其包括燃料電池模塊、直流管理單元、系統(tǒng)電控單元、蓄電池、室外散熱單元和儲氫單元，直流管理單元與燃料電池模塊連接，系統(tǒng)電控單元與直流管理單元連接，蓄電池與系統(tǒng)電控單元連接，室外散熱單元與系統(tǒng)電控單元連接；燃料電池模塊包括電堆、供氫單元、熱交換單元和氧化劑供給單元，氧化劑供給單元、供氫單元和熱交換單元分別與電堆連接；儲氫單元通過匯流排與供氫單元連接。本實用新型廣泛應用于應急、后備電源【技術領域】。
【專利說明】一種氫燃料電池后備電源系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電源，特別是涉及一種氫燃料電池后備電源系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]氫燃料電池已經(jīng)成功應用在基站、變電站、電信設備等領域，其作為應急或后備電源使用，具有很多傳統(tǒng)電池所不具備的優(yōu)勢。氫燃料電池由陽極、陰極和離子導電的電解質構成，其工作原理是將氫氣送到陽極且被氧化，將氧化劑送到陰極其被還原，氫原子中的電子被分離來，失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜，到達電池陰極，而電子從陽極通過負載流向陰極構成電回路。
[0003]然而，現(xiàn)有的氫燃料電池體積大、集成化程度低、發(fā)電效率低、不能自動控制運行、氫氣在儲存時存在泄漏的隱患。
【發(fā)明內容】
[0004]本實用新型為了解決現(xiàn)有氫燃料電池體積大、集成化程度低、發(fā)電效率低、不能自動控制運行、氫氣在儲存時存在泄漏的隱患的技術問題，提供一種體積小、集成化程度高、發(fā)電效率高、能夠自動控制運行、儲存氫氣安全的氫燃料電池后備電源系統(tǒng)。
[0005]本實用新型提供一種氫燃料電池后備電源系統(tǒng)，其包括燃料電池模塊、直流管理單元、系統(tǒng)電控單元、蓄電池、室外散熱單元和儲氫單元，直流管理單元與燃料電池模塊連接，系統(tǒng)電控單元與直流管理單元連接，蓄電池與系統(tǒng)電控單元連接，室外散熱單元與系統(tǒng)電控單元連接；燃料電池模塊包括電堆、供氫單元、熱交換單元和氧化劑供給單元，氧化劑供給單元、供氫單元和熱交換單元分別與電堆連接；儲氫單元通過匯流排與供氫單元連接。
[0006]優(yōu)選地，直流管理單元設有兩級DC / DC轉換電路，兩級DC / DC轉換電路包括第一級DC / DC轉換電路和與第一級DC / DC轉換電路連接的第二級DC / DC轉換電路。
[0007]優(yōu)選地，匯流排設有控制閥，室外散熱單元為風機。
[0008]優(yōu)選地，儲氫單元為鋼瓶。
[0009]本實用新型的有益效果是，體積小，集成化程度高；輸出電源穩(wěn)定，不易受負載變化而波動；本系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，能夠有效的在電網(wǎng)電壓異常的情況下向基站等負載提供持續(xù)電源，并且是自動切換控制；本系統(tǒng)發(fā)電效率高、無污染、無噪聲，儲氫裝置能夠很安全的儲存氫氣。
[0010]本實用新型進一步的特征，將在以下【具體實施方式】的描述中，得以清楚地記載。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0012]圖2是直流管理單元的示意圖。
[0013]附圖符號說明:
[0014]1.燃料電池模塊，2.直流管理單元，3.系統(tǒng)電控單元，4.蓄電池，5.室外散熱單元，6.儲氫單元，7.匯流排，8.控制閥，9.電堆，10.供氫單元，11.熱交換單元，12.氧化劑供給單元，13.直流負載，14.第一級DC / DC轉換電路，15.第二級DC / DC轉換電路。
【具體實施方式】
[0015]如圖1和圖2所示，本實用新型包括燃料電池模塊1、直流管理單元2、系統(tǒng)電控單元3、蓄電池4、室外散熱單元5和儲氫單元6，燃料電池模塊I與直流管理單元2連接，系統(tǒng)電控單元3與直流管理單元2連接，蓄電池4與系統(tǒng)電控單元3連接，室外散熱單元5與系統(tǒng)電控單元3連接。
[0016]燃料電池模塊I包括電堆9、供氫單元10、熱交換單元11和氧化劑供給單元12，氧化劑供給單元12與電堆9連接，供氫單元10與電堆9連接，熱交換單元11與電堆9連接。
[0017]儲氫單元6與供氫單元10之間通過匯流排7連接，匯流排7設有控制閥8。
[0018]直流管理單元2的輸出端連接直流負載13，蓄電池4的輸出端與直流負載13連接。
[0019]系統(tǒng)電控單元3為整個系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)處理及控制裝置，用于控制整個系統(tǒng)的工作。
[0020]室外散熱單元5能夠在系統(tǒng)電控單元3的控制下對燃料電池模塊1、直流管理單元2和系統(tǒng)電控單元3進行散熱冷卻，尤其是將燃料電池模塊I產(chǎn)生的預熱排出。推薦使用風機進行風冷，保證燃料電池模塊1、直流管理單元2和系統(tǒng)電控單元3的正常工作溫度。
[0021]燃料電池模塊I的氧化劑供給單元12能夠對電堆9提供發(fā)電用的氧化劑，熱交換單元11用于熱量傳導。
[0022]儲氫單元6用于儲存發(fā)電所需的氫氣，通常會使用多個國標T40鋼瓶，并被安放在室外，有利于解決氫氣的安全性和更換氣瓶的方便性問題。鋼瓶中的氫氣通過匯流排7流到供氫單元10中,控制閥8能夠控制氫氣的流量大小。
[0023]直流管理單元2將電堆9輸出的直流電整流為穩(wěn)定的DC220V的直流電，該直流電供給直流負載13使用。直流管理單元2采用兩級DC / DC轉換電路，第一級DC / DC轉換電路14將電堆9輸出的直流電轉化為DC52V，第二級DC / DC轉換電路15將該DC52V升壓至DC220V，該DC220V供給直流負載13。直流管理單元2還負責系統(tǒng)的能量管理。第一級DC / DC轉換電路14和第二級DC / DC轉換電路15使用集成電路芯片，所以集成化程度很高。
[0024]直流負載13在正常情況下使用電網(wǎng)電壓AC220V變換后的電壓DC220V，當發(fā)生電網(wǎng)異常斷電時，暫時由蓄電池4提供電壓給直流負載13，同時系統(tǒng)電控單元3自動控制燃料電池模塊I啟動，在很短的時間內逐步替代蓄電池4。當燃料電池模塊I啟動完畢后，除了經(jīng)過直流管理單元2提供電源給直流負載13外，還向蓄電池4充電。當電網(wǎng)恢復正常重新提供電力時，系統(tǒng)電控單元3自動關閉燃料電池模塊I的輸出。蓄電池4可以為多個蓄電池組成，優(yōu)選使用50Ah的電池。
[0025]以上所述僅對本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡是在本實用新型的權利要求限定范圍內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種氫燃料電池后備電源系統(tǒng)，包括燃料電池模塊，其特征在于，還包括直流管理單元、系統(tǒng)電控單元、蓄電池、室外散熱單元和儲氫單元，所述直流管理單元與所述燃料電池模塊連接，所述系統(tǒng)電控單元與所述直流管理單元連接，所述蓄電池與所述系統(tǒng)電控單元連接，所述室外散熱單元與所述系統(tǒng)電控單元連接；所述燃料電池模塊包括電堆、供氫單元、熱交換單元和氧化劑供給單元，所述氧化劑供給單元、所述供氫單元和所述熱交換單元分別與所述電堆連接；所述儲氫單元通過匯流排與所述供氫單元連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的氫燃料電池后備電源系統(tǒng)，其特征在于，直流管理單元設有兩級DC / DC轉換電路，所述兩級DC / DC轉換電路包括第一級DC / DC轉換電路和與所述第一級DC / DC轉換電路連接的第二級DC / DC轉換電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的氫燃料電池后備電源系統(tǒng)，其特征在于，所述匯流排設有控制閥，所述室外散熱單元為風機。
4.根據(jù)權利要求3所述的氫燃料電池后備電源系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氫單元為鋼瓶。
【文檔編號】H02J7/34GK203491769SQ201320576880
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】董彪, 李嘯宇, 屈波 申請人:陜西榮基實業(yè)有限公司