用于氢燃料电池的不间断供氢系统的制作方法

本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，特别是指一种用于氢燃料电池的不间断供氢系统。

背景技术：

变电站直流电源是变电站必不可少的重要设备，直流电源中最主要的组成部分是备用电源。备用电源在直流系统中能够为现场机械设备操作和控制提供电源，为调节设备的传动机构、通信设备应急情况和监控设备提供稳定的电源，因此，备用电源性能的好坏直接影响着变电站整个系统工作的稳定性和可靠性。

氢燃料电池作为一种新型的备用电源，能够在常温下运行，其反应最终产物是水，效率高达50％，不管从环保角度还是从节能高效上讲，都有着广阔的市场前景和竞争力。如申请号为201621072543.5的专利申请，公开了一种使用氢燃料电池的变电站直流系统，供氢系统包括用于为氢燃料电池供气的供气总管，所述供气总管上通过供气接口连接有多个氢气瓶，氢气瓶和供气总管之间均设置有压力表和气阀。

氢燃料电池持续稳定的工作，需要一套可靠的供氢系统。现有的供氢系统，如上述的使用氢燃料电池的变电站直流系统中的供氢系统，普遍是简单的将氢气瓶通过阀门与供氢管道相连，当瓶内的氢气耗尽时，首先需要关闭阀门，然后换上新的气瓶，这种情况下，氢燃料电池需要暂停工作，导致整个系统运行效率降低；并且，在更换氢气瓶时，气瓶管内尚残留一部分气体，直接排放进空气中，造成污染和浪费；同时，新更换的气瓶与氢燃料电池连接前，气瓶管内会混入一部分空气，造成安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型提供一种安全性高且供氢不间断的用于氢燃料电池的不间断供氢系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种用于氢燃料电池的不间断供氢系统，包括多个供氢单元和用于监测和控制各供氢单元的系统控制器，多个供氢单元分别通过供氢母管连接至氢燃料电池，所述供氢母管上和氢燃料电池的进气管上分别设置有供氢母管压力表和进气管压力表，所述供氢母管压力表和进气管压力表的信号输出端均连接至所述系统控制器；

所述供氢单元包括氢气瓶，所述氢气瓶的瓶口设置有输气管，所述供氢母管上设置有供氢母管支管，所述输气管连接至所述供氢母管支管，所述供氢母管和供氢母管支管上分别设置有第一截止阀和第二截止阀，所述输气管上设置有第三截止阀；

所述输气管上还设置氢气瓶压力表，所述氢气瓶压力表的信号输出端连接至所述系统控制器；

所述供氢母管支管的末端设置有用于将管内空气排出的第一气泵和用于收集管内残留氢气的第二气泵，所述第一气泵和第二气泵的进口管路上分别设置有第四截止阀和第五截止阀，所述第一气泵的出口开放，所述第二气泵的出口管路连接有集气罐。

进一步的，所述集气罐上设置有集气罐压力表。

进一步的，所述集气罐压力表和氢气瓶压力表的信号输出端均连接至所述第二气泵的控制单元。

进一步的，所述第一截止阀至第五截止阀上均设置有电机驱动装置，所述系统控制器的信号输出端连接所述电机驱动装置的控制端。

进一步的，所述氢气瓶的数量为3个以上。

进一步的，所述第一气泵和第二气泵均为抽气充气两用泵。

实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中的用于氢燃料电池的不间断供氢系统，当系统控制器通过氢气瓶压力表监测到某个氢气瓶的压力不足时，发出更换氢气瓶的指令，更换时，先关闭输气管上的第三截止阀，停止供氢，再关闭供氢母管支管上的第二截止阀，此时，第三截止阀和第二截止阀之间的管路内会残留一部分氢气，打开第二气泵，将残留的氢气抽出储存至集气罐中，抽气完成后，关闭气泵以及第五截止阀；然后将输气管与供氢母管支管断开连接(如果无法断开，可先通过第一气泵充入空气)，更换新的氢气瓶，并连接至供氢母管支管，此时管路内会被充入空气；打开第四截止阀和第一气泵，将管路内的空气抽出，抽气完成后，关闭第一气泵和第四截止阀；最后，依次打开第二截止阀和第三截止阀，该供氢单元恢复供氢。

本实用新型在更换氢气瓶时，集气罐将管内的残留氢气收集起来，不会造成浪费，且在恢复供氢之前，将混入管内的空气排出，避免了空气混入氢气中的安全隐患，同时，供氢单元为多个，在更换氢气瓶时不会影响其它供氢单元的运作，不会中断向氢燃料电池供气。本实用新型既提升了安全性，又保证了系统的运行效率。

附图说明

图1为本实用新型的用于氢燃料电池的不间断供氢系统的整体结构图；

图2为图1中虚线框的放大图；

图3为本实用新型的用于氢燃料电池的不间断供氢系统的供氢单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种用于氢燃料电池的不间断供氢系统，如图1至图3所示，包括多个供氢单元和用于监测和控制各供氢单元的系统控制器1，系统控制器1可对系统中的压力表进行监测，并可以向各个截止阀发出指令，多个供氢单元分别通过供氢母管2连接至氢燃料电池3，供氢母管2上和氢燃料电池3的进气管上分别设置有供氢母管压力表4和进气管压力表(未示出)，供氢母管压力表4和进气管压力表的信号输出端均连接至系统控制器1；

供氢单元包括氢气瓶5，氢气瓶5的瓶口设置有输气管6，供氢母管2上设置有供氢母管支管7，输气管6连接至供氢母管支管7，供氢母管2和供氢母管支管7上分别设置有第一截止阀8和第二截止阀9，输气管6上设置有第三截止阀10，在每个供氢单元中，氢气瓶5的输气管6与供气母管支管7相连，氢气由氢气瓶5输送至供氢母管2，然后到达氢燃料电池3；

输气管6上还设置氢气瓶压力表11，氢气瓶压力表11的信号输出端连接至系统控制器1，可将信号传送至系统控制器1；

供氢母管支管7的末端设置有用于将管内空气排出的第一气泵12和用于收集管内残留氢气的第二气泵13，第一气泵12和第二气泵13的进口管路上分别设置有第四截止阀14和第五截止阀15，第一气泵12的出口开放，第二气泵13的出口管路连接有集气罐16。

本实用新型中的用于氢燃料电池的不间断供氢系统，当系统控制器通过氢气瓶压力表监测到某个氢气瓶的压力不足时，发出更换氢气瓶的指令，更换时，先关闭输气管上的第三截止阀，停止供氢，再关闭供氢母管支管上的第二截止阀，此时，第三截止阀和第二截止阀之间的管路内会残留一部分氢气，打开第二气泵，将残留的氢气抽出储存至集气罐中，抽气完成后，关闭气泵以及第五截止阀；然后将输气管与供氢母管支管断开连接(如果无法断开，可先通过第一气泵充入空气)，更换新的氢气瓶，并连接至供氢母管支管，此时管路内会被充入空气；打开第四截止阀和第一气泵，将管路内的空气抽出，抽气完成后，关闭第一气泵和第四截止阀；最后，依次打开第二截止阀和第三截止阀，该供氢单元恢复供氢。

本实用新型在更换氢气瓶时，集气罐将管内的残留氢气收集起来，不会造成浪费，且在恢复供氢之前，将混入管内的空气排出，避免了空气混入氢气中的安全隐患，同时，供氢单元为多个，在更换氢气瓶时不会影响其它供氢单元的运作，不会中断向氢燃料电池供气。本实用新型既提升了安全性，又保证了系统的运行效率。

优选的，集气罐16上设置有集气罐压力表(未示出)，通过集气罐压力表可观察到集气罐内的压力。当集气罐内的压力大于一定数值时，再将集气罐内的氢气释放，以减少操作步骤。

优选的，集气罐压力表和氢气瓶压力表11的信号输出端均连接至第二气泵13的控制单元，当氢气瓶压力表11为大气压时，则说明供氢单元的输气管与供氢母管支管已经脱离，此时集气罐不能释放氢气；当氢气瓶压力表为负压且集气罐压力表大于一定数值时，则认为输气管与供氢母管支管连接在一起且集气罐内压力较大，则集气罐可以释放氢气，第二气泵的控制单元发出指令，集气罐输送氢气至供氢母管支管内，这样可以等集气罐内的压力达到一定数值时再输送氢气至供氢母管支管，减少了操作步骤，值得注意的是，可根据集气罐的实际大小、类型以及第二气泵的类型对一定数值的大小进行设置，此处不再赘述。

进一步的，第一截止阀8、第二截止阀9、第三截止阀10、第四截止阀14和第五截止阀15上可以均设置有电机驱动装置(未示出)，系统控制器1的信号输出端连接电机驱动装置的控制端，可通过控制系统控制器来控制电机驱动装置，电机驱动装置控制第一截止阀至第五截止阀的开闭，提高效率。

为保证多个氢气瓶在更换时不间断供氢，氢气瓶的数量优选为3个以上。

本实用新型中，第一气泵12和第二气泵13均为抽气充气两用泵。抽气充气两用泵体积小，噪音低，低功耗，易于操作。

综上，本实用新型可将管路残留氢气收集起来，避免浪费；供氢之前可将空气排空，没有安全隐患；在更换某个氢气瓶时，不会影响其它供氢单元的运作。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。