一种新型燃料电池系统发电装置的制作方法

本实用新型涉及发电装置技术领域，具体为一种新型燃料电池系统发电装置。

背景技术：

质子交换膜燃料电池具有高效率、零污染、低温快速启动运行等优势，除了已在航空航天、军事潜艇等领域作为动力源得到实际应用外，越来越多的示范项目如电动汽车、固定式分散电站、备用电源与家用电源等均向市场展示了其良好的应用前景；燃料电池运行时需要通过氢气辅助子系统供氢，空气辅助子系统供氧，冷却水循环子系统散热，以维持电堆内部在一定温湿度条件下的氢气与氧气的持续氧化还原反应；氢能作为储能介质能够横跨电力、供热和燃料三个领域，促使能源供应端融合，提升能源利用效率。

目前燃料电池单片电池输出电压较低，导致串联后总电压不高，输出特性偏软，通常通过dc/dc变换器进行电压的匹配与转换。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型燃料电池系统发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型燃料电池系统发电装置，包括主体框架，所述主体框架采用方钢焊接而成，所述主体框架分为三层，上层设置燃料电池系统集成模块，所述燃料电池系统集成模块包括质子交换膜燃料电池电堆、氢气辅助子系统、空气辅助子系统、冷却水辅助子系统，线下组装完成后，安装于上层，用螺栓固定；中层安装氢气与水供应装置、锂离子电池模块、配电盒、dc/dc变换器、控制器模块，下层安装散热模块，所述dc/dc变换器的散热模组安装在侧面。

优选的，所述控制器模块分别连接燃料电池系统集成模块、氢气与水供应装置、dc/dc变换器、锂离子电池模块和散热模块，所述氢气与水供应装置连接燃料电池系统集成模块，所述dc/dc变换器分别连接燃料电池系统集成模块、散热模块和外部负载，所述外部负载连接锂离子电池模块。

优选的，所述主体框架一侧还设有启动按钮、急停按钮、显示屏、功率调节旋钮。

优选的，所述主体框架底部还安装重载橡胶轮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构设计新颖，利用氢气和氧气的氧化还原反应发电，实现分布式可移动电站设计，模块化程度高，拆装维修方便。

附图说明

图1为本实用新型主视图；

图2为本实用新型侧视图；

图3为本实用新型控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种新型燃料电池系统发电装置，包括主体框架13，主体框架13底部还安装重载橡胶轮14，可实现定点与移动电站功能，所述主体框架13采用方钢焊接而成，所述主体框架13分为三层，上层设置燃料电池系统集成模块7，所述燃料电池系统集成模块包括质子交换膜燃料电池电堆、氢气辅助子系统、空气辅助子系统、冷却水辅助子系统，线下组装完成后，安装于上层，用螺栓固定；中层安装氢气与水供应装置2、锂离子电池模块3、配电盒4、dc/dc变换器5、控制器模块6，下层安装散热模块1，所述dc/dc变换器5的散热模组安装在侧面；主体框架13一侧还设有启动按钮8、急停按钮9、显示屏10、功率调节旋钮11。

本实用新型中，控制器模块6分别连接燃料电池系统集成模块7、氢气与水供应装置2、dc/dc变换器5、锂离子电池模块3和散热模块1，所述氢气与水供应装置2连接燃料电池系统集成模块7，所述dc/dc变换器5分别连接燃料电池系统集成模块7、散热模块1和外部负载12，所述外部负载12连接锂离子电池模块3。

本实用新型工作时，用户界面输入功率需求与启动指令，控制器模块接收启动指令并根据功率输入需求，对系统所有部件初始状态与参数进行检查，并自行校核正常启动模式或者冷启动模式；选定模式后，根据负载功率需求选择是否锂离子电池介入供电。负载功率需求较小，燃料电池系统集成模块发电可以满足，锂离子电池模块不介入。负载功率需求较大，锂离子电池模块介入，与dc/dc变换器共同向负载供电；启动阶段，控制器模块对燃料电池系统集成模块设定水泵转速、节气门开度、空压机转速、氢喷射压力等参数，各部件依控制逻辑依次启动，启动无误后进行开机排气，待氢、空、水温度及压力参数及电池电压正常后，闭合继电器，燃料电池系统集成模块与dc/dc转换器通讯成功，氢气与氧气在设定条件下发生正常氧化还原反应，开机完成；dc/dc变换器是通过开关电源的思想实现，通过内部振荡器和斩波器，并且采用大电容滤波，输出结果等于将脉冲波形进行积分，输出一个直流方波，可将不稳定的电能转化为稳定的直流电能；锂离子电池模块在启动阶段向空压机等部件供电，启动完成后由dc/dc接替，进行供电；系统关机后，锂离子接收dc/dc变换器强制放电的电量并进行储存。

开机成功，进入运行阶段，可在用户界面读取监测系统运行情况，实时生成电流电压曲线图、dc/dc变换器功率曲线、冷却水离子浓度、氢空水温度及压力状况等；在系统发生错误，需急停时，控制器模块发出指令，燃料电池系统集成模块进入故障模式，依控制逻辑依次停止各工作部件，等待检修；运行结束，手动输入停止命令，进入关机阶段。控制器模块接收到停机指令后，向燃料电池系统集成模块发出降功率指令，待功率降至设定值以下后，进入关机吹扫阶段，设定节气门开度、空压机转速、氢喷射压力、水泵转速及排氢阀周期时间等参数，一段时间后，吹扫完毕内部水分充分蒸发，且将燃料电池系统集成模块电堆中的氧气消耗完后，空压机与节气门关闭；dc/dc模块进入放电模式，向锂离子电池模块充电；充电完毕后，关闭其他工作器件，同时氢气喷射器继续工作，维持电堆内部氢气环境；补充氢气完毕后，氢气喷射器关闭，关机结束。

综上所述，本实用新型结构设计新颖，利用氢气和氧气的氧化还原反应发电，实现分布式可移动电站设计，模块化程度高，拆装维修方便。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。