【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统。
技术介绍
1、燃料电池是一种可将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的能力转换发电装置，其中，氢气是燃料电池的燃料，而氧气则是氧化剂。燃料电池一般由电堆模块、空气系统、氢气系统、水热管理系统、高低压电气系统组成，具有高效、环保无污染、噪声小、用途广等优点，被广泛应用于公交车、轻卡、重卡牵引车、环卫车等商用车以及移动式发电站等领域。
2、目前搭载燃料电池的移动式发电站系统集成度低、体积大、结构复杂或设计不合理，造成了燃料电池系统体积大、重量大，零部件定期检修、保养不便等问题，这影响了发电集装箱整体内部空间，不利于系统整体布置，可能会造成集装箱内部空间利用率较低、集装箱两侧系统布置不平衡、增加了移动式发电集装箱整体重量等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，包括框架，所述框架的内部集成有电堆、用于为系统进行供电的升压dcdc、用于检测燃料电池电堆单片电压的cvm、用于为系统提供适当压力空气的供气模块、用于为系统提供氢气的供氢模块、用于维持系统工作热平衡的散热模块和电气模块；
4、所述散热模块包括主要散热块和辅助散热块；
5、所述供气模块和散热模块均包括用
6、所述升压dcdc设置于电堆的上方；所述cvm设置于框架靠近电堆的一侧面；
7、所述电堆的下方依次设置有ptc、中冷器、增湿器和减压阀；
8、所述电堆的一侧依次设置有膨胀水壶、板换散热器、进氢模块和电子三通阀；
9、所述框架的前方依次设置有控制器b、控制器a、fcu、电子水泵、稀释阀、过滤组件、气水分离器、氢气循环泵、去离子器；
10、所述稀释阀设置于电堆进气歧管和电堆进氢口的圆周外壁。
11、优选的：所述供气模块包括空压机、气体流量计、中冷器、增湿器，且增湿器的干气出口通过排气管与电堆的进气歧管相连接；
12、所述空压机的一端设置有带有空气过滤器的进气口；
13、所述空压机的进气管圆周外壁设置有气体流量计；
14、所述排气管的圆周外壁设置有切断阀。
15、优选的：所述增湿器的湿气入口通过导管与电堆的出气歧管相连接，增湿器的湿气出口圆周外壁设置有背压阀；
16、所述中冷器的三端分别通过三通导管与空压机的出气端、增湿器的进气端、电堆的进气歧管相连接，且用于连接中冷器和电堆进气歧管之间的三通导管圆周外壁设置有减湿阀。
17、优选的：所述主要散热块包括膨胀水壶、过滤组件、电子水泵、去离子器、ptc和板换散热器；
18、所述膨胀水壶的顶部面设置有加液口；
19、所述膨胀水壶和电子水泵之间设置有过滤组件，去离子器的一端通过导管和膨胀水壶的一端相连接；
20、所述电子水泵的出口端通过三通管与电堆的进水口和中冷器的进水口相连接。
21、优选的：所述电堆的出水口和中冷器的出水口连接有同一个三通汇流管，汇流管的两个出口端分别与去离子器和电子三通阀相连接；
22、所述电子三通阀的一端通过导管与板换散热器的入水端相连接，板换散热器的出水口通过导管与过滤组件的进口端相连接。
23、优选的：所述供氢模块包括外部高压储氢装置、进氢模块、气水分离器、氢气循环泵和尾排管；
24、所述进氢模块的两端分别通过导管与外部高压储氢装置的出气端、电堆的进氢口相连接。
25、优选的：所述气水分离器的两端分别通过导管与电堆的出氢口、氢气循环泵的进口端相连接；
26、所述氢气循环泵的出气端通过导管与电堆的进氢端相连接；
27、所述尾排管的一端通过三通管路与氢气循环泵和气水分离器的一端相连接。
28、优选的：所述电气模块包括通过can通讯对系统零部件进行控制的fcu、控制器a以及控制器b，且控制器a和控制器b分别与fcu通信连接；
29、所述控制器b与空压机电性连接。
30、本专利技术的有益效果为：
31、1.本专利技术采用模块化设计，系统框架内包含供气、供氢、水热、电气及控制零部件，结构紧凑，系统各组块布局均为根据实际作业需求调整的，各模块均放在易于操作的位置，较为合理，方便前期系统在集装箱内部安装和整体布置、后期的检修拆卸等，提高集装箱内部空间利用率，便于人员操作、调试、装卸和后期维护，有效减少了后期维护系统的难度。
32、2.本专利技术在框架支架上固定其余零部件，使用食品级硅胶管和线束连接，取消了现有技术中电堆的6个面金属壳体，节约了成本、减轻了系统重量，使单个系统成为一个单独的模块，便于发电集装箱内部系统的布置和后期维修。
33、3.本专利技术，启动空压机经空气过滤器采集过滤后的空气，依次经过中冷器、增湿器的干气入口，然后从增湿器的干气出口经切断阀进入电堆进气歧管进入电堆；若检测到电堆内空气湿度过高，则直接输送空气经减湿阀除湿后进入电堆进气歧管，然后从电堆出气歧管进入增湿器的湿气入口，再从增湿器的湿气出口通过背压阀控制排出废气。
34、4.本专利技术通过设置散热模块，用于维持燃料电池系统的热平衡，并在燃料电池系统启动时能够进行辅助加热的系统，保证燃料电池堆内部能够迅速达到适合的工作温度区间，同时保证阴极与阳极两侧处于最佳的工作区域。
35、5.本专利技术，当检测到环境温度较低时，电子三通阀转动至小循环，使得冷却液流入ptc加热后进入电堆进水口，直至电堆达到正常工作温度；当环境温度较高，电子三通阀处于大循环时，冷却液会流入板换系统入水口，再从板换散热器系统出水口流出到过滤组件形成系统内部的循环。
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1.一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，包括框架(1)，其特征在于，所述框架(1)的内部集成有电堆(14)、用于为系统进行供电的升压DCDC(13)、用于检测燃料电池电堆单片电压的CVM(19)、用于为系统提供适当压力空气的供气模块、用于为系统提供氢气的供氢模块、用于维持系统工作热平衡的散热模块和电气模块；
2.根据权利要求1所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述供气模块包括空压机、气体流量计(15)、中冷器、增湿器，且增湿器的干气出口通过排气管与电堆(14)的进气歧管相连接；
3.根据权利要求2所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述增湿器的湿气入口通过导管与电堆(14)的出气歧管相连接，增湿器的湿气出口圆周外壁设置有背压阀；
4.根据权利要求3所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述主要散热块包括膨胀水壶(10)、过滤组件、电子水泵(18)、去离子器(9)、PTC(20)和板换散热器(7)；
5.根据权利要求4所述的一种大功率
6.根据权利要求5所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述供氢模块包括外部高压储氢装置、进氢模块(12)、气水分离器(5)、氢气循环泵(8)和尾排管(21)；
7.根据权利要求6所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述气水分离器(5)的两端分别通过导管与电堆(14)的出氢口、氢气循环泵(8)的进口端相连接；
8.根据权利要求7所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述电气模块包括通过CAN通讯对系统零部件进行控制的FCU(2)、控制器A(4)以及控制器B，且控制器A(4)和控制器B分别与FCU(2)通信连接；
...【技术特征摘要】
1.一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，包括框架(1)，其特征在于，所述框架(1)的内部集成有电堆(14)、用于为系统进行供电的升压dcdc(13)、用于检测燃料电池电堆单片电压的cvm(19)、用于为系统提供适当压力空气的供气模块、用于为系统提供氢气的供氢模块、用于维持系统工作热平衡的散热模块和电气模块；
2.根据权利要求1所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述供气模块包括空压机、气体流量计(15)、中冷器、增湿器，且增湿器的干气出口通过排气管与电堆(14)的进气歧管相连接；
3.根据权利要求2所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述增湿器的湿气入口通过导管与电堆(14)的出气歧管相连接，增湿器的湿气出口圆周外壁设置有背压阀；
4.根据权利要求3所述的一种大功率模块化用于移动式发电站的燃料电池系统，其特征在于，所述主要散热块包括膨胀水壶(10)、过滤组件、电子水泵(18)、去离子器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王远亮，孙悦，
申请(专利权)人：安徽明天新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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