[發明專利]一種用于通信基站的制氫?儲氫燃料電池備用電源系統

在審

• 申請號: 201611225168.8
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106787139A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 盧淼
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H01M8/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

1.一種用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，包括：電解水制氫單元、合金儲氫單元、燃料電池單元、控制單元和輸出單元；電解水制氫單元包括中堿液電解水裝置或高分子電解質膜水電解裝置；合金儲氫單元包括合金儲氫罐、換熱葉片和熱交換腔室；燃料電池單元包括風冷式質子交換膜燃料電池電堆、電磁閥、傳感器、內部控制電路、充電控制器、鋰離子電池和DC/DC逆變器；控制單元包括PLC模塊、模擬量采集單元、人機交互界面和遠程操控模塊、驅動電路、微控制器、D/A輸出模塊、PWM輸出模塊和RS232通訊模塊；輸出單元包括AC/DC逆變器、巡檢單元和負載電路；所述電解水制氫單元、合金儲氫單元、燃料電池單元、輸出單元與控制單元依次相連，所述控制單元的輸出端經驅動電路與燃料電池單元相連。

2.根據權利要求1所述的用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述巡檢單元包括信號整理電路和A/D采樣模塊。

3.根據權利要求1所述的用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述人機交互界面包括LCD顯示屏、聲光告警裝置、開關按鈕和通信模塊；LCD顯示屏用于顯示電解水制氫單元、儲氫單元、燃料電池單元、輸出單元和模擬量采集單元相應的數據和狀態，聲光告警裝置用于在系統不安全時發出告警信號，開關按鈕用于打開或關閉系統，通訊模塊用于數據的傳輸。

4.根據權利要求1所述的用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述DC/DC逆變器包括48VDC/DC電源模塊、電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器；電流傳感器負責采集相關電流數據并傳輸至內部控制電路，電壓傳感器負責采集相關電壓數據并傳輸至內部控制電路。

5.根據權利要求1所述的用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述模擬量采集單元包括信號整理電路、微控制器、A/D采樣模塊；所述模擬量采集單元用來采集燃料電池電堆溫度、電壓、電流、電解水系統氫氣純度、壓力、環境溫度、氫氣濃度等數據，并通過RS232通訊模塊傳輸至控制單元的PLC模塊。

6.根據權利要求3所述的一種用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述通信模塊包括RS232通訊模塊、USB通信模塊和GPRS通信模塊。

7.根據權利要求1所述的一種用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述電解水制氫單元使用中高壓電解水裝置，利用堿性電解槽制氫設備電解水反應或者高分子電解質膜水電解制備氫氣，所述堿性電解槽制氫設備包括電解槽、氫側系統、氧側系統、補給水系統、純水設備、堿液系統，工作溫度70-80℃，電解液使用KOH溶液；電解后的氫氣經過吸附純化后露點降低至-70℃，微氧含量低于5ppm，通過電化學增壓達到2.5-8MPa后儲存在合金儲氫罐中備用。

8.根據權利要求1所述的一種用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統，其特征在于，所述合金儲氫單元，儲氫合金使用AB或者AB2系合金粉末，顆粒直徑為0.1-0.5mm，合金儲氫罐罐體采用316L不銹鋼或者16MnR低碳鋼制造，換熱葉片使用鋁或鋁合金翅片，熱交換腔使用PVC材料，合金儲氫罐放出的氫氣通過壓力控制器減壓至1.6atm后送入燃料電池單元，放氫吸熱產生的冷氣輸入燃料電池系統為電堆控溫。

9.一種基于權利要求1所述的用于通信基站的制氫-儲氫燃料電池備用電源系統的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：在市電穩定時，通過市電驅動中高壓電解水裝置制備氫氣，電解后的氫氣經過吸附純化后通過電化學增壓直接儲存在合金儲氫罐中備用；

步驟二：當市電掉電時，自動啟動燃料電池，儲存在合金儲氫罐中的氫氣作為燃料提供給燃料電池單元發電為通訊基站供電；同時利用燃料電池廢熱與合金放氫吸熱耦合，綜合利用能源。

步驟三：模擬量采集單元將采集到的電堆溫度、電壓、電流、電解水系統氫氣純度、壓力等數據，通過RS232通訊模塊傳輸至控制單元的PLC模塊，通過人機交互界面實時顯示系統數據，控制單元控制系統各個模塊，同時對系統的各種數據信號進行分析。