专利名称：一种氢燃料电池独立电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及清洁能源领域，具体地，涉及一种氢燃料电池独立电源系统。
背景技术：
在清洁能源领域，便携式氢燃料电池电源系统，是使用储氢装置中的氢气经由燃料电池，与空气中的氧气发生电化学反应后释放出电能，从而驱动用电器的便携式UPS备用电源技术。氢燃料电池电源系统，相对一般便携式UPS备用电源而言(比如蓄电池的电量有限、且充电时间很长，燃油发电机则噪声污染、环境污染都很大)，氢燃料电池电源系统具有清洁环保、功率输出较大、噪声较小等优点。但是，现有技术中的氢燃料电池电源系统，设计不够合理，散热、加湿等问题没有得到很好解决，导致热辐射大，比功率较低，气源单一，一味依赖气瓶供气会丧失便携特性。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在结构不合理、散热性能差、加湿性能差、热辐射大、比功率低、气源单一与携带不方便等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种氢燃料电池独立电源系统，以实现结构合理、热辐射小、比功率高、气源多、操作方便的优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种氢燃料电池独立电源系统，包括具有前面门板和背面封板的封闭式壳体，设置在前面门板上的显示器，以及配合安装在所述封闭式壳体内部的三层金属框架；
在所述三层金属框架的底层，安装有氢燃料电池电堆、储氢瓶、以及用于氢燃料电池电堆散热的散热风扇；
在所述三层金属框架的中间层，安装有逆变器与气路控制元件，所述逆变器与气路控制元件电连接；
在所述三层金属框架的上层，安装有DC/DC转换器、控制器、以及用于向控制器供电的蓄电池；所述蓄电池，分别与逆变器、DC/DC转换器及控制器电连接；所述控制器，分别与显示器、散热风扇及气路控制元件电连接。进一步地，所述氢燃料电池电堆采用自加湿结构；在所述氢燃料电池电堆中，膜电极采用具有排水或保水功能的多网络结构，电堆冷却空气流道与反应空气流道分离。进一步地，在所述三层金属框架的底层，还设有用于固定储氢瓶的储氢瓶固定装置、以及用于压紧及拆卸储氢瓶的拆卸门，所述拆卸门与背面封板平齐、且位于背面封板的下方。进一步地，在所述三层金属框架的中间层，在气路控制元件的侧面设有储气瓶充气装置，所述储气瓶控制装置与气路控制元件连接。 进一步地，所述气路控制元件，包括用于控制储气瓶开关的氢气开关，用于自动转换向氢燃料电池电堆提供氢燃料的储气瓶的储气瓶转换开关，以及用于预警的预警开关。进一步地，在所述封闭式壳体的侧面，设有用于外接气源的充气接口 ；所述充气接口与储气瓶充气装置连通。进一步地，所述气路控制元件，还包括用于切换储氢瓶与外接气源的自动切换开关，所述自动切换开关，分别与充气接口及储气瓶转换开关连接。进一步地，在所述封闭式壳体的侧面，对称地设有一对把手。进一步地，在所述封闭式壳体的背面封板上，设有DC输出接口、逆变器电源插孔与AC输出接口，逆变器电源插孔与背面封板贴平；所述DC输出接口与DC/DC转换器和/或蓄电池电连接，所述AC输出接口及逆变器电源插孔与逆变器电连接。进一步地，在所述封闭式壳体的底部四角，对称地安装有四个具有刹车功能的万向脚轮。本发明各实施例的氢燃料电池独立电源系统，由于氢燃料电池电堆采用自加湿结构，配有外接气源与储氢瓶；在该氢燃料电池电堆中，膜电极采用具有排水或保水功能的多网络结构，电堆冷却空气流道与反应空气流道分离；从而可以克服现有技术中结构不合理、 热辐射大、比功率低、气源单一与携带不方便的缺陷，以实现结构合理、热辐射小、比功率高、气源多、操作方便的优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中
图1为根据本发明氢燃料电池独立电源系统的正向外部结构示意图； 图2为根据本发明氢燃料电池独立电源系统的正向内部结构示意图； 图3为根据本发明氢燃料电池独立电源系统的背向外部结构示意图； 图4为根据本发明氢燃料电池独立电源系统的背向内部结构示意图。结合附图，本发明实施例中附图标记如下
1-显示器；2-把手；3-充气接口 ；4-万向脚轮副刹车；5-控制器；6-DC/DC转换器； 7-上层隔板；8-逆变器；9-中间层隔板；10-氢燃料电池电堆；Il-DC输出接口 ；12-AC输出接口 ；13-拆卸门；14-蓄电池；15-储氢瓶；16-储氢瓶固定装置。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。根据本发明实施例，提供了一种氢燃料电池独立电源系统。如图1-图4所示，本实施例包括具有前面门板和背面封板的封闭式壳体，设置在前面门板上的显示器1，以及配合安装在封闭式壳体内部的三层金属框架；通过上层隔板7与中间层隔板9，将三层金属框架分为上层、中间层和底层；
在上述三层金属框架的底层，安装有氢燃料电池电堆10、储氢瓶15、用于氢燃料电池电堆10散热的散热风扇、用于固定储氢瓶15的储氢瓶固定装置16、以及用于压紧及拆卸储氢瓶15的拆卸门13，拆卸门13与背面封板平齐、且位于背面封板的下方；
在上述三层金属框架的中间层，安装有逆变器8与气路控制元件，逆变器8与气路控制元件电连接；在气路控制元件的侧面设有储气瓶充气装置，储气瓶控制装置与气路控制元件连接；
在上述三层金属框架的上层，安装有DC/DC转换器6、控制器5、以及用于向控制器5供电的蓄电池14 ；蓄电池14，分别与逆变器8、DC/DC转换器6及控制器5电连接；控制器5， 分别与显示器1、散热风扇及气路控制元件电连接。具体地，在上述实施例中，氢燃料电池电堆10安装在三层金属框架底层的正面方向，储氢瓶15安装在三层金属框架底层的背面方向，拆卸门13安装在储氢瓶15旁边；逆变器8安装在三层金属框架中间层的中间位置，气路控制元件安装在三层金属框架中间层的区域空间，储气瓶充气装置安装在气路控制元件的侧面。优选地，在上述实施例中，氢燃料电池电堆10采用自加湿结构；在氢燃料电池电堆10中，膜电极采用具有排水或保水功能的多网络结构，电堆冷却空气流道与反应空气流道分离。优选地，在上述实施例中，在封闭式壳体的侧面，设有用于外接气源的充气接口 3， 充气接口 3与储气瓶充气装置连通。其中，上述气路控制元件，包括用于控制储气瓶开关的氢气开关，用于自动转换向氢燃料电池电堆10提供氢燃料的储气瓶的储气瓶转换开关，用于预警的预警开关，以及用于切换储氢瓶15与外接气源的自动切换开关；自动切换开关，分别与充气接口 3及储气瓶转换开关连接。进一步地，在上述实施例中，在封闭式壳体的侧面，对称地设有一对把手(如把手 2);在封闭式壳体的背面封板上，设有DC输出接口 11、逆变器8电源插孔与AC输出接口 12， 逆变器8电源插孔与背面封板贴平；DC输出接口 11与DC/DC转换器6和/或蓄电池14电连接，AC输出接口 12及逆变器8电源插孔与逆变器8电连接；在封闭式壳体的底部四角， 对称地安装有四个具有刹车功能的万向脚轮，每个万向脚轮配合设有万向脚轮副刹车4。上述实施例的氢燃料电池独立电源系统，具有以下特点
⑴自加湿、多网络膜电极技术，使膜电极的功率密度达到0. 5ff/cm2 ； ⑵膜电极的排水性能/保水性能优越，具有很强的环境适应性； ⑶采用电堆冷却空气与反应空气的自动分离调节技术；
⑷燃料氢气使用方便，采用金属储氢与燃料电池一体化系统和外接气源两种模式； ( 散热和保湿等问题可以得到解决，工作温度低、热辐射少、排放物为水，无其它污染
物；
(6)启动快、比功率高，结构简单、操作方便。综上所述，本发明各实施例的氢燃料电池独立电源系统，由于氢燃料电池电堆采用自加湿结构，配有外接气源与储氢瓶；在该氢燃料电池电堆中，膜电极采用具有排水或保水功能的多网络结构，电堆冷却空气流道与反应空气流道分离；从而可以克服现有技术中结构不合理、热辐射大、比功率低、气源单一与携带不方便的缺陷，以实现结构合理、热辐射小、比功率高、气源多、操作方便的优点。 最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，包括具有前面门板和背面封板的封闭式壳体，设置在前面门板上的显示器，以及配合安装在所述封闭式壳体内部的三层金属框架；在所述三层金属框架的底层，安装有氢燃料电池电堆、储氢瓶、以及用于氢燃料电池电堆散热的散热风扇；在所述三层金属框架的中间层，安装有逆变器与气路控制元件，所述逆变器与气路控制元件电连接；在所述三层金属框架的上层，安装有DC/DC转换器、控制器、以及用于向控制器供电的蓄电池；所述蓄电池，分别与逆变器、DC/DC转换器及控制器电连接；所述控制器，分别与显示器、散热风扇及气路控制元件电连接。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，所述氢燃料电池电堆采用自加湿结构；在所述氢燃料电池电堆中，膜电极采用具有排水或保水功能的多网络结构，电堆冷却空气流道与反应空气流道分离。
3.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，在所述三层金属框架的底层，还设有用于固定储氢瓶的储氢瓶固定装置、以及用于压紧及拆卸储氢瓶的拆卸门，所述拆卸门与背面封板平齐、且位于背面封板的下方。
4.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，在所述三层金属框架的中间层，在气路控制元件的侧面设有储气瓶充气装置，所述储气瓶控制装置与气路控制元件连接。
5.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，所述气路控制元件，包括用于控制储气瓶开关的氢气开关，用于自动转换向氢燃料电池电堆提供氢燃料的储气瓶的储气瓶转换开关，以及用于预警的预警开关。
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，在所述封闭式壳体的侧面，设有用于外接气源的充气接口 ；所述充气接口与储气瓶充气装置连通。
7.根据权利要求6所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，所述气路控制元件， 还包括用于切换储氢瓶与外接气源的自动切换开关，所述自动切换开关，分别与充气接口及储气瓶转换开关连接。
8.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，在所述封闭式壳体的侧面，对称地设有一对把手。
9.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，在所述封闭式壳体的背面封板上，设有DC输出接口、逆变器电源插孔与AC输出接口，逆变器电源插孔与背面封板贴平；所述DC输出接口与DC/DC转换器和/或蓄电池电连接，所述AC输出接口及逆变器电源插孔与逆变器电连接。
10.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池独立电源系统，其特征在于，在所述封闭式壳体的底部四角，对称地安装有四个具有刹车功能的万向脚轮。
全文摘要
本发明公开了一种氢燃料电池独立电源系统，包括封闭式壳体、显示器与三层金属框架；在三层金属框架的底层，安装有氢燃料电池电堆、储氢瓶与散热风扇；在三层金属框架的中间层，安装有逆变器与气路控制元件，逆变器与气路控制元件电连接；在三层金属框架的上层，安装有DC/DC转换器、控制器与蓄电池；蓄电池，分别与逆变器、DC/DC转换器及控制器电连接；控制器，分别与显示器、散热风扇及气路控制元件电连接。本发明所述氢燃料电池独立电源系统，可以克服现有技术中结构不合理、热辐射大、比功率低、气源单一与携带不方便等缺陷，以实现结构合理、热辐射小、比功率高、气源多、操作方便的优点。
文档编号H01M8/06GK102437355SQ20111040362
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者周惠敏, 孙颖, 张宝利, 邹志刚, 雷一杰, 顾军, 黄林 申请人:南京大学, 南京大学昆山创新研究院, 昆山桑莱特新能源科技有限公司