[发明专利]一种森林公园监控用星型拓扑结构氢能供电系统

说明书

本发明公开了一种森林公园监控用星型拓扑结构氢能供电系统，包括：甲醇水重整氢燃料电池单元、星型拓扑结构供电单元，甲醇水重整氢燃料电池单元与星型拓扑结构供电单元电性连接，甲醇水重整氢燃料电池单元包括甲醇水重整氢燃料电池发电机、系统电池、MFC控制盒、低压氢气缓冲装置、甲醇水箱、燃料电池、DC/DC稳压电源模块，甲醇水重整氢燃料电池发电机包括甲醇水重整制氢模块，星型拓扑结构供电系统包括多个监控点，多个监控点分布在第一链、和/或第二链上。本发明结构简单，成本低，节能，环保，安全，能提供更加稳定的电力，且不受树木、阴雨天、台风、雾霾等影响，分布式站点应用灵活，可移动性强，有较高的推广价值。

技术领域

本发明涉及氢能源应用技术领域，特别涉及一种森林公园监控用星型拓扑结构氢能供电系统。

背景技术

随着现代社会经济不断发展，景区、林区、湿地公园、森林公园、自然保护区等给人们休闲、娱乐，但是安全隐患也带给人们忧虑，环保也需要管控；在此基础上各种智能型网络监控系统得以应用，需要实施全天候、全方位24小时监控。但监控系统离不开电源，必要时还将提供夜晚照明。由于这些地方地理位置偏远，地理环境复杂。铺设市电AC220V或AC380V时成本非常高昂，太阳能应用成本也高，效果却不好；因为阴雨天或雾霾天气严重影响供电，而且这些区域多有树木等不利于阳光照射。采用甲醇水重整氢燃料电池发电机系统来供电。

氢能是清洁的二次能源。近年来，随着氢能应用技术发展逐渐成熟，以及全球应对气候变化压力的持续增大，氢能产业的发展在世界各国备受关注，美国、德国、日本等发达国家相继将发展氢能产业提升到国家能源战略高度。而且“氢能与燃料电池技术创新”位列国家在能源技术革命创新行动计划当中，标志着氢能产业已被纳入中国国家能源战略。而氢气存在“制、储、运”等安全技术瓶颈；在这种背景下，作为一种随时制氢随时发电的产业诞生了，就是甲醇水重整制氢结合氢燃料电池发电系统！

甲醇水重整制氢结合氢燃料电池发电机其原理是将甲醇与去离子水按约60％的质量比混合液做为原料，经过催化重整后产生富氢(C0,CO2,H2)，提纯后产生纯度99.99％的H2，经过与原料进入时的换热器，得到常温低压H2，H2进入燃料电池转化为电能，再经过DC-DC进行稳压处理得到稳定的电能输出。富氢经过提纯后的C0,CO2,及部分H2从提纯器另一出口引到重整室下的燃烧腔燃烧，产生的能量为后续重整室及提纯器提供合适的温度保障。池放气经过三元催化处理后排出(少量CO2和H2O蒸汽)。

从上面方案可以看出，制氢部分产生的H2为常温低压态，避免了氢气高压钢瓶带来的危险；原料为甲醇与去离子水的混合液，避免了纯甲醇的应用危险；该方案解决了氢气存在“制、储、运”等安全技术瓶颈。

另外，甲醇水重整氢燃料电池发电机系统配置了一个40L(可改变)低压(最大25psi)氢气缓冲罐，当H2压力等于25psi时，制氢机会自动停止进液处于热待机状态；低于15ps时制氢机会自动进液产氢，氢气经过减压阀后(50～70KPa)再进入燃料电池。这样整个系统需要多少电力就产生多少氢气，形成一个闭环应用。在额定功率下，系统原料消耗率低于0.85kg/KWh；整个系统产生的池放气仅仅为少量的CO2和H2O。系统具有节能、环保等特色；

综上，该甲醇水重整氢燃料电池发电机系统方案。不仅仅解决了氢气存在“制、储、运”等安全技术瓶颈，而且是一种节能、环保、稳定、不受台风等恶劣条件影响的分布式能源方案。

为了避免DC电压衰减问题，该甲醇水重整氢燃料电池发电机系统方案在森林公园等环境应用采用星型拓扑结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，节能，环保，安全，能提供更加稳定的电力，且不受树木、阴雨天、台风、雾霾等影响的森林公园监控用星型拓扑结构氢能供电系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：