一种模块化燃料电池与储能电池组成的备用电源系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种模块化燃料电池与储能电池组成的备用电源系统，该系统包括燃料电池，储能电池，氢源，电磁阀，温度传感器，电压检测器，电流传感器，风扇，相关的电路控制部分和可控开关，所述的燃料电池与储能电池通过单向二极管并联连接，所述的氢源通过电磁阀连接燃料电池，所述的温度传感器和风扇设置在燃料电池上，所述的电压检测器和电流传感器连接储能电池，所述的相关的电路控制部分包括燃料电池的控制电路板和主控电路板，所述的可控开关连接燃料电池的输出端。与现有技术相比，本实用新型专利技术系统提供的电力电压更加稳定，电池运行寿命更长，成本更低，储能电池用量更加节省，能够使用于电源要求比较高的应用场合。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃料电池，尤其是涉及一种模块化燃料电池与储能电池组成的备用电源系统。
技术介绍
燃料电池作为备用电源可以用在银行，医院，机场，商业楼宇等，替代目前大量应 用的铅酸电池和柴油发电机，具有环保无污染，无噪音，轻便，便于维护等许多优点。备用电源作为随着人们生活品质的不断提高，社会工业化生产的迅猛发展，现代 社会和经济对电力的依赖已达到不可或缺的程度，电力已成为社会和经济运行的总开关， 没有了电，一切便迅速陷入全面瘫痪。下面以备用电源在通信方面的应用为例介绍燃料电池在备用电源领域应用情 况对于通信基站用备用电源，一旦大面积电网停电，这将严重影响人们的正常生活， 甚至对社会经济和人类生命安全造成巨大损失。在去年的冰雪灾害和今年的汶川地震中能 够足见断电给通信带来的影响。目前用做应通信基站备用电源的主要采用铅蓄电池和用柴油发电机组相组合的 方式进行，这种备用电源的现状同当前备用电源的需求之间的矛盾越来越大，主要表现在a.铅蓄电池容量有限，备用时间一般不超过为10小时，根本满足不了重大应急险情需求。b.而且铅蓄电池存在重量大，寿命短(一般3-5年左右)，污染大，品质不均一，寿命难保证 等缺点.c.为了延长发电备用时间，要配备大量的柴油发电油机车，一般是10-20个左右的 基站配备一个发电油机车。大部分时间，油机车封存不用，经常不用对油机车不好，需要经 常维护，日常维护比较频繁，工作量大。在遇到大面积停电或重大险情时，油机车根本不够 用。燃料电池作为一种节能环保的发电设备，体积小，重量轻，无噪音，价格便宜，维护 低，可连续工作(48小时或更长的备用时间)等特点非常适合用在备用电源领域。在我国，电信设备供应商，燃料电池生产商正积极介入通信基站备用电源领域。在 燃料电池应用领域，众所周知燃料电池的开关机操作对燃料电池的寿命影响比较大，主要 是因为在燃料电池开关机操作时能够产生比较高的局部过电压，这将导致燃料电池催化剂 碳载体氧化，使燃料电池性能衰减比较快。我们可以通过改变阳极侧催化剂导电载体的方 法，如换用抗腐蚀性金属氧化物导电载体的方法，提高燃料电池的催化剂抗氧化性，降低燃 料电池开关机对燃料电池性能的影响，如在专利200610027287. 2所介绍的。也可以通过燃 料电池带负载启动的方法降低燃料电池的局部过电位，但是在带大的负载是燃料电池在比 较低的电压下启动比较危险，往往造成燃料电池的永久性损害。另外一个方面的问题是在目前燃料电池备用电源领域，如美国的PLUGP0WER， EC0P0WER, ITATECH公司所采用的燃料电池备用电源技术方案主要是一种替代性的燃料电 池独立供电的技术方案。在这些技术方案中，燃料电池作为通信用的备用电源，其输出电压是一种软电压特性，必须经过DC/DC稳压后提供给通信用电设备，通信用电设备对DC/DC的输出电压有有比较严格的要求。此外，因为燃料电池作为一种软电压特性的电池，其在外界 负载变化时，燃料电池的电压变化范围比较大，这对DC/DC的制作要求比较高，而且价格比 较高。国外这些公司燃料电池系统比较复杂加上比较贵的DC/DC等使整个燃料电池备用电 源系统成本很高，在价格上难同传统的铅酸电池竞争，因而也直接影响了燃料电池的推广 应用速度。需要注意的是在新一代燃料电池系统中(空冷自增湿燃料电池系统)，燃料电 池系统的成本几乎同DC/DC相当，如果去掉DC/DC的直接连接方式可以将燃料电池供电部 分的成本直接降低50%。在专利CN200810204755. 8中介绍了燃料电池同储能电池组成的备用电源系统， 该系统中是一个整体的燃料电池同储能电池组成的备用电源，在该系统中，为了匹配负载， 燃料电池同储能电池组成的系统电压在一个相对比较宽的范围内变化，这样会造成电源系 统的电压不是很稳定，而且，为了防止储能电池的大电流充电，和燃料电池相匹配的储能电 池容量比较大。再者，在这个专利中，燃料电池在停止工作时需要供风设备将剩余的燃料电 池的电压消耗掉，消耗速度相对比较慢，消耗电压不彻底，过程中，空气是富余状态，氢气相 对供应不足，容易对电池造成损害。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在减少储 能电池用量的同时能够进一步提高对燃料电池系统的护养，提高备用电源系统的电压稳定 性，提高电池寿命的模块化燃料电池与储能电池组成的备用电源系统。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种模块化燃料电池与储能电 池组成的备用电源系统，其特征在于，该系统包括燃料电池，储能电池，氢源，电磁阀，温度 传感器，电压检测器，电流传感器，风扇，相关的电路控制部分和可控开关，所述的燃料电池 与储能电池通过单向二极管并联连接，所述的氢源通过电磁阀连接燃料电池，所述的温度 传感器和风扇设置在燃料电池上，所述的电压检测器和电流传感器连接储能电池，所述的 相关的电路控制部分包括燃料电池的控制电路板和主控电路板，所述的可控开关连接燃料 电池的输出端。所述的燃料电池由多个燃料电池模块并联组成，多个燃料电池模块各自均通过一 个单向二极管连接储能电池。所述的多个燃料电池模块各自均设有相对独立的控制电路板。所述的燃料电池模块由多个单电池片叠加而成。所述的燃料电池模块的单电池片数为10-100片。所述的主控电路板分别连接各燃料电池模块、储能电池和电流传感器。所述的多个燃料电池模块的每个燃料电池模块的输出端均连接一可控开关，该可 控开关连接燃料电池模块的控制电路板。所述的多个燃料电池模块包括2-10个模块。与现有技术相比，本技术将多个燃料电池模块并联成燃料电池，各燃料电池 模块分别通过单向二极管连接储能电池，燃料电池与储能电池并联，燃料电池为储能电池 和负载提供电力或燃料电池与储能电池共同为匹配的负载提供电力，提供的电力电压更加稳定，电池运行寿命更长，成本更低，储能电池用量更加节省，能够使用于电源要求比较高 的应用场合。附图说明图1为本技术备用电源系统的示意图；图中1_氢源，2-电磁阀，3-可控开关，4-控制电路板，5-风扇，6-燃料电池模块， 7_单向二极管，8-主控电路板，9-铅酸电池，10-电流传感器，11-负载。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例1如图1所示，本技术燃料电池备用电源系统，该系统包括燃料电池，储能电池 即铅酸电池9，氢源1，电磁阀2，温度传感器，电压检测器，电流传感器10，风扇5及相关的 电路控制部分，所述的燃料电池由多个燃料电池模块6并联组成，多个燃料电池模块6各自 均通过一个单向二极管7连接铅酸电池9，所述的氢源1通过电磁阀2连接燃料电池，所述 的温度传感器和风扇5设置在燃料电池上，所述的电压检测器和电流传感器10连接铅酸电 池9，所述的相关的电路控制部分包括燃料电池的控制电路板4和主控电路板8。该系统采 用模块化燃料电池6同相匹配的储能电池9并联的方式输出电力，其中燃料电池同储能电 池之间通过单向二极管7直接连接在一起，每个燃料电池模块都带有一个独立的可控开关 3，该开关能够直接将模块电池正负极进行短路操作。主控电路板8分别连接各燃料电池模 块6、铅酸电池9和电流传感器10，主控电路板8根据电流传感器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化燃料电池与储能电池组成的备用电源系统，其特征在于，该系统包括燃料电池，储能电池，氢源，电磁阀，温度传感器，电压检测器，电流传感器，风扇，相关的电路控制部分和可控开关，所述的燃料电池与储能电池通过单向二极管并联连接，所述的氢源通过电磁阀连接燃料电池，所述的温度传感器和风扇设置在燃料电池上，所述的电压检测器和电流传感器连接储能电池，所述的相关的电路控制部分包括燃料电池的控制电路板和主控电路板，所述的可控开关连接燃料电池的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田丙伦，李明，李秀云，
申请(专利权)人：上海攀业氢能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]