专利名称：带有燃料电池的备用电源的制作方法
技术领域：
带有燃料电池的备用电源
技术领域：
本实用新型涉及一种备用电源，尤其是涉及一种带有燃料电池的备用电源。
背景技术：
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。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。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。目前，在备用电源领域主要是铅酸储能电池，燃料电池全部替换铅酸电池，这在初期会遇到比较大的阻力，首先是原有的铅酸电池将废弃掉也会造成一定的浪费；其次，燃料电池系统成本相对较高；再者,这对燃料电池的氢气供应和电池本身的特性也提出了很高的要求。因此，结合实际情况研究一种低成本，高稳定可靠性的燃料电池备用电源系统方案具有非常重要的现实意义。
实用新型内容本实用新型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成本低，稳定性高、寿命长的带有燃料电池的备用电源。本实用新型是通过以下技术方案来实现的所述带有燃料电池的备用电源包括燃料电池、储能电池、单向二极管，所述的燃料电池与储能电池之间通过单向二极管连接，所述的单向二极管的阳极端连接燃料电池，阴极端分别连接储能电池和负载。进一步地，所述的燃料电池的燃料入口处设有电磁阀，燃料电池的空气入口处设
有空气供应设备。进一步地，所述的负载通过AC/DC连接外用电源。进一步地，所述的系统还包括控制电路板，该控制电路板分别连接燃料电池、储能电池、负载、AC/DC以及电磁阀。本实用新型的有益效果在于与现有技术相比，本实用新型采用燃料电池同相匹配的储能电池并联的方式输出电力，其特征在于其中燃料电池同储能电池之间通过一个单向二极管直接连接在一起，燃料电池同储能电池一起为用电负载提供电力，燃料电池同相匹配的储能电池之间的连接不需要可控开关和DC/DC转换器，该系统能够大幅度提高燃料电池启动次数，大幅度降低燃料电池开关机对电池性能的影响，大幅度降低系统成本，这对于该系统直接应用在备用电源领域具有非常重要的意义。
图I为本实用新型燃料电池同储能电池组成的备用电源系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型做进一步描述所述带有燃料电池的备用电源包括燃料电池、储能电池、单向二极管，所述的燃料电池与储能电池之间通过单向二极管连接，所述的单向二极管的阳极端连接燃料电池，阴极端分别连接储能电池和负载。优选地，所述的燃料电池的燃料入口处设有电磁阀，燃料电池的空气入口处设有 空气供应设备。优选地，所述的负载通过AC/DC连接外用电源。优选地，所述的系统还包括控制电路板，该控制电路板分别连接燃料电池、储能电池、负载、AC/DC以及电磁阀。实施例I如图I所示，一种燃料电池同储能电池组成的通信用备用电源系统，工作原理，过程和匹配性如下负载4即为通信设备，此系统中负载4消耗功率一般为I. 5-2. 5KW，其消耗功率同通信设备的通信量有关，通信设备的工作电压范围一般为40V-60VDC通常状况下，负载4消耗的电力来自于220VAC交流电(或380VAC)，220VAC交流电通过AC/DC8转化成55. 5VDC直流电后提供给负载4和铅酸电池2，铅酸电池2单片的工作电压为I. 8V-2. 35V，24块串联后工作电压范围为43. 2-56. 4VDC。燃料电池I为多片串联组成的电池堆，电压范围很宽，但是在此系统中同铅酸蓄电池2相匹配，因此其工作的电压范围为43. 2-56. 4VDC，事例中用到的是一个80单电池组成的燃料电池，每个单电池的工作电压平均为O. 54-0. 705VDC,燃料电池的电流从61A-20A，因此电池的输出功率将随电压的变化而变化，范围从
2.63KW-1. 13KW变化。负载的功率波动范围同燃料电池的输出功率范围接近，燃料电池I的输出时的电压在铅酸储能电池2的电压范围内。系统中的燃料电池I采用新一代空冷自增温燃料电池，铅酸电池2的容量一般大于 IOOAH。通常状况下，燃料电池I检测到AC/DC的正常的输出电压时不工作。在外界220VAC电断电后，燃料电池I虽然检测到AC/DC的电压为零，燃料电池I不立即工作，此时负载4消耗的电力全部由铅酸电池2提供，铅酸电池2的电压从55. 5VDC开始下降，当铅酸电池2的电压下至一个设定值时，如48VDC，燃料电池I开始工作。燃料电池I工作时首先将氢气进口电磁阀5打开，此时氢气迅速进入燃料电池1，燃料电池I电压开始上升，因为由单向二极管3的存在，燃料电池的输出电压达到48. 6V时(48V加O. 6V单向二极管的压降)，开始输出电流到铅酸电池2和负载4。燃料电池I的每片电池的工作电压接近O. 6V，但因为此时供空气设备如风扇6没有启动，所以，燃料电池I电流快速上冲大约1-5S的时间后，由于电池阴极侧的缺氧导致电流快速下降到一个非常低的电流约2A左右。大约经过IOS后，燃料电池I的风扇6供空气设备开始运行，燃料电池I开始正常工作，此时燃料电池I在48. 6V时输出电流在48A左右，输出功率为2. 3KW，因而此时的负载为1，5KW，燃料电池I发出的电将有一部分直接提供给负载4，另有部分电力提供给铅酸电池2，考虑到铅酸电池2充电是的过电位，此时燃料电池I同储能电池的稳定电位将大于48. 6V,在该系统中给负载4的供电电压为52V左右,燃料电池I的输出电流为35A，因此，燃料电池I提供给负载的电流约28. 8A，提供给铅酸电池2的电流为6. 2A，根据铅酸电池2充电电流不超过O. IC最优充电 电流规定，上述IOOAH的铅酸电池2能够满足要求。因为随着铅酸电池2被充电，系统的电压将会慢慢上升，因为燃料电池I在56. 2V时输出功率仅I. 13KW，小于负载4的消耗功率，所以铅酸电池2被充电的最后平衡电压一般不会超过设定的56. 2V。如果负载4的消耗功率逐渐增加，当大于燃料电池I在工作电压下的电流时，燃料电池I同铅酸电池2将一起为负载提供电力。此时系统的电压将慢慢降低，但是，随着系统电压的降低，燃料电池I的输出电流将增大，输出功率将增加。因此在合适的电压下，此系统的电压将达到平衡，系统的电压将不在降低。因为一般设定燃料电池在低的电压如43. 2V+0. 6V(二极管损耗)时，输出功率大于负载的消耗功率，因此铅酸电池及同燃料电池组成系统的对外供电电压一般不会43. 2V。当检测到市电220VAC亘新供给时，燃料电池I将氢气进口电磁阀5将关闭，燃料电池I停止工作，因为单向二极管3的存在，燃料电池I电压在接近储能电池2的电压时，燃料电池I不再对外输出电力，燃料电池I存在的电压将靠电池的控制电路板7和空气供应设备消耗完毕。燃料电池I残余的氢气将被风扇6消耗完毕。此时，负载4和铅酸电池2由AC/DC8提供电力。同传统的单独燃料电池用做备用电源的系统相比，上述燃料电池系统可以大幅度降低成本，提高燃料电池开关机对电池性能的影响。同时，燃料电池的应用又可以大量节省传统铅酸电池的用量，在一般的通信用备用电源铅酸电池的容量一般为500AH，甚至更大如1000AH，2000AH，燃料电池应用后可以将铅酸电池的用量节省50% -80%。根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
权利要求1.一种带有燃料电池的备用电源，其特征在于该系统包括燃料电池、储能电池、单向二极管，所述的燃料电池与储能电池之间通过单向二极管连接，所述的单向二极管的阳极端连接燃料电池，阴极端分别连接储能电池和负载。
2.根据权利要求I所述的一种带有燃料电池的备用电源，其特征在于所述的燃料电池的燃料入口处设有电磁阀，燃料电池的空气入口处设有空气供应设备。
3.根据权利要求I所述的一种带有燃料电池的备用电源，其特征在于所述的负载通SAC/DC连接外用电源。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种带有燃料电池的备用电源，其特征在于所述的系统还包括控制电路板，该控制电路板分别连接燃料电池、储能电池、负载、AC/DC以及电磁阀。
专利摘要本实用新型涉及燃料电池，尤其是涉及一种带有燃料电池的备用电源。所述带有燃料电池的备用电源包括燃料电池、储能电池、单向二极管，所述的燃料电池与储能电池之间通过单向二极管连接，所述的单向二极管的阳极端连接燃料电池，阴极端分别连接储能电池和负载。进一步地，所述的燃料电池的燃料入口处设有电磁阀，燃料电池的空气入口处设有空气供应设备。进一步地，所述的负载通过AC/DC连接外用电源。进一步地，所述的系统还包括控制电路板，该控制电路板分别连接燃料电池、储能电池、负载、AC/DC以及电磁阀。本实用新型的有益效果在于本实用新型采用燃料电池同相匹配的储能电池并联的方式输出电力，大幅度降低燃料电池开关机对电池性能的影响。
文档编号H01M16/00GK202721245SQ20122038383
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者刘增宏 申请人:深圳市和浦泰能源科技有限公司