[实用新型]备用电源用燃料电池供氢系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具备在线切换更换氢瓶，安全氢气泄压和管路吹扫功能，剩余能量的准确估算的供氢系统，尤其是一种作为备用电源用燃料电池供氢系统。

背景技术

当今全球能源紧张，油价高涨，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。燃料电池被认为是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，它通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部发生下述反应过程：反应气体在扩散层内扩散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子经外电路到达阴极，同氧分子反应结合成水，同时放出热量。电极反应为：

阳极（负极）：H₂ → 2H⁺ + 2e

阴极（正极）：1/2O₂ + 2H⁺ + 2e → H₂O

电池反应：   H₂ + 1/2O₂ → H₂O

备用电源主要是为了防止数码产品在长时间使用过程中发生断电或是没电的条件下所备用的电源。常规备用电源是以铅酸电池为燃料，但铅酸电池本身对环境污染，而且三年必须更换，成本也将大幅度提高。目前社会都在提倡环保，寻找新能源来代替。所以新能源燃料电池产生。燃料电池原理是以氢气和氧气为原料，通过电化学反应直接产生电能。由于氢气燃料本身无色无味，并且具有较低的着燃点，所以在氢安全使用显得至关重要。为保障燃料电池备用电源氢气安全供给和自动化，必须有一套和燃料电池相匹配的供氢系统。

目前市面上的供氢系统比较简易，更换氢瓶需系统处于停机状态才能更换。传统的管路剩余气体排放在高压端操作，排空时氢气压力高，流速快，操作危险性高，不适合于燃料电池备用电源氢气供应系统应用。

中国专利公开号为CN101151763氢燃料供给系统和燃料电池系统专利提到一种燃料电池的氢燃料供给系统具备切换装置，用于在以下状态的交替状态之间切换反应器，即将反应剂供给至反应器同时排出燃料气体的第一状态和将再生用气体供给至反应器同时排出再生排气的第二状态，反应器可进行转化过程和再生过程；以及控制设备，用于切换所述切换装置，以使当从所述第一状态切换至所述第二状态时，切换前残留在所述反应器中的残余转化气体在排气处理器中燃烧，并且在未经处理的条件下不作为所述残余转化气体排放。文中提到实现供氢系统切换装置，但对于在线更换氢瓶以及准确的估算氢瓶剩余压力未能够实现。     

实用新型内容

     本实用新型是要提供一种备用电源用燃料电池供氢系统，该系统不仅能实现在线切换更换氢瓶，低压安全氢气卸放和空气吹扫，更能准确估算氢瓶剩余压力。

     本实用新型是通过以下技术方案实现：一种备用电源用燃料电池供氢系统，包括主供氢瓶组件，备用氢瓶组件，主供氢瓶组件和备用氢瓶组件分别通过高压减压阀经球阀与压差阀连接，且分别通过排空阀与排空管相连。

主供氢瓶组件和备用氢瓶组件中的高压减压阀上分别设有P1,P2压力传感器，P1,P2压力传感器分别与控制器连接，用于实时监控两组氢瓶的压力，并通过控制器实时转化为氢气存余量；排空管尾端装有用于防止回火的阻火器(；排空管路上装有用于导除排放过程中产生的静电的安全接地接口；压差阀的氢气输出口通过低压减压阀和球阀与燃料电池备用电源连接。

主供氢瓶组件包括第一，二氢瓶和单向阀，第一，二氢瓶上面均设有手动阀，第一，二氢瓶分别通过单向阀经不锈钢管与高压减压阀连接。

备用氢瓶组件包括第三氢瓶和单向阀，第三氢瓶设有手动阀，第三氢瓶通过单向阀经不锈钢管与高压减压阀连接。

高压减压阀上设有高压表、中压表。低压减压阀上设有低压表。各氢瓶均通过钢瓶固定支架固定。

本实用新型的有益效果是：

     1．能在线切换更换氢瓶：

     在燃料电池正常运行情况下，氢瓶内的氢气逐渐用尽，当一侧压力低于设定值时，该系统通过压差阀的作用自动切换到另一组氢瓶，保障了燃料电池不间断运作，并可同时更换用尽的氢瓶组。