專利名稱：帶有燃料電池的備用電源的制作方法
技術領域：
帶有燃料電池的備用電源
技術領域：
本實用新型涉及一種備用電源，尤其是涉及一種帶有燃料電池的備用電源。
背景技術：
燃料電池作為備用電源可以用在銀行，醫(yī)院，機場，商業(yè)樓宇等，替代目前大量應用的鉛酸電池和柴油發(fā)電機，具有環(huán)保無污染，無噪音，輕便，便于維護等許多優(yōu)點。隨著人們生活品質的不斷提高，社會工業(yè)化生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代社會和經(jīng)濟對電力的依賴已達到不可或缺的程度，電力已成為社會和經(jīng)濟運行的總開關，沒有了電，一切便迅速陷入全面 癱瘓。燃料電池作為一種節(jié)能環(huán)保的發(fā)電設備，體積小，重量輕，無噪音，價格便宜，維護低，可連續(xù)工作(48小時或更長的備用時間)等特點非常適合用在備用電源領域。目前，在備用電源領域主要是鉛酸儲能電池，燃料電池全部替換鉛酸電池，這在初期會遇到比較大的阻力，首先是原有的鉛酸電池將廢棄掉也會造成一定的浪費；其次，燃料電池系統(tǒng)成本相對較高；再者,這對燃料電池的氫氣供應和電池本身的特性也提出了很高的要求。因此，結合實際情況研究一種低成本，高穩(wěn)定可靠性的燃料電池備用電源系統(tǒng)方案具有非常重要的現(xiàn)實意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種成本低，穩(wěn)定性高、壽命長的帶有燃料電池的備用電源。本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的所述帶有燃料電池的備用電源包括燃料電池、儲能電池、單向二極管，所述的燃料電池與儲能電池之間通過單向二極管連接，所述的單向二極管的陽極端連接燃料電池，陰極端分別連接儲能電池和負載。進一步地，所述的燃料電池的燃料入口處設有電磁閥，燃料電池的空氣入口處設
有空氣供應設備。進一步地，所述的負載通過AC/DC連接外用電源。進一步地，所述的系統(tǒng)還包括控制電路板，該控制電路板分別連接燃料電池、儲能電池、負載、AC/DC以及電磁閥。本實用新型的有益效果在于與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用燃料電池同相匹配的儲能電池并聯(lián)的方式輸出電力，其特征在于其中燃料電池同儲能電池之間通過一個單向二極管直接連接在一起，燃料電池同儲能電池一起為用電負載提供電力，燃料電池同相匹配的儲能電池之間的連接不需要可控開關和DC/DC轉換器，該系統(tǒng)能夠大幅度提高燃料電池啟動次數(shù)，大幅度降低燃料電池開關機對電池性能的影響，大幅度降低系統(tǒng)成本，這對于該系統(tǒng)直接應用在備用電源領域具有非常重要的意義。
圖I為本實用新型燃料電池同儲能電池組成的備用電源系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施方式
對本實用新型做進一步描述所述帶有燃料電池的備用電源包括燃料電池、儲能電池、單向二極管，所述的燃料電池與儲能電池之間通過單向二極管連接，所述的單向二極管的陽極端連接燃料電池，陰極端分別連接儲能電池和負載。優(yōu)選地，所述的燃料電池的燃料入口處設有電磁閥，燃料電池的空氣入口處設有 空氣供應設備。優(yōu)選地，所述的負載通過AC/DC連接外用電源。優(yōu)選地，所述的系統(tǒng)還包括控制電路板，該控制電路板分別連接燃料電池、儲能電池、負載、AC/DC以及電磁閥。實施例I如圖I所示，一種燃料電池同儲能電池組成的通信用備用電源系統(tǒng)，工作原理，過程和匹配性如下負載4即為通信設備，此系統(tǒng)中負載4消耗功率一般為I. 5-2. 5KW，其消耗功率同通信設備的通信量有關，通信設備的工作電壓范圍一般為40V-60VDC通常狀況下，負載4消耗的電力來自于220VAC交流電(或380VAC)，220VAC交流電通過AC/DC8轉化成55. 5VDC直流電后提供給負載4和鉛酸電池2，鉛酸電池2單片的工作電壓為I. 8V-2. 35V，24塊串聯(lián)后工作電壓范圍為43. 2-56. 4VDC。燃料電池I為多片串聯(lián)組成的電池堆，電壓范圍很寬，但是在此系統(tǒng)中同鉛酸蓄電池2相匹配，因此其工作的電壓范圍為43. 2-56. 4VDC，事例中用到的是一個80單電池組成的燃料電池，每個單電池的工作電壓平均為O. 54-0. 705VDC,燃料電池的電流從61A-20A，因此電池的輸出功率將隨電壓的變化而變化，范圍從
2.63KW-1. 13KW變化。負載的功率波動范圍同燃料電池的輸出功率范圍接近，燃料電池I的輸出時的電壓在鉛酸儲能電池2的電壓范圍內(nèi)。系統(tǒng)中的燃料電池I采用新一代空冷自增溫燃料電池，鉛酸電池2的容量一般大于 IOOAH。通常狀況下，燃料電池I檢測到AC/DC的正常的輸出電壓時不工作。在外界220VAC電斷電后，燃料電池I雖然檢測到AC/DC的電壓為零，燃料電池I不立即工作，此時負載4消耗的電力全部由鉛酸電池2提供，鉛酸電池2的電壓從55. 5VDC開始下降，當鉛酸電池2的電壓下至一個設定值時，如48VDC，燃料電池I開始工作。燃料電池I工作時首先將氫氣進口電磁閥5打開，此時氫氣迅速進入燃料電池1，燃料電池I電壓開始上升，因為由單向二極管3的存在，燃料電池的輸出電壓達到48. 6V時(48V加O. 6V單向二極管的壓降)，開始輸出電流到鉛酸電池2和負載4。燃料電池I的每片電池的工作電壓接近O. 6V，但因為此時供空氣設備如風扇6沒有啟動，所以，燃料電池I電流快速上沖大約1-5S的時間后，由于電池陰極側的缺氧導致電流快速下降到一個非常低的電流約2A左右。大約經(jīng)過IOS后，燃料電池I的風扇6供空氣設備開始運行，燃料電池I開始正常工作，此時燃料電池I在48. 6V時輸出電流在48A左右，輸出功率為2. 3KW，因而此時的負載為1，5KW，燃料電池I發(fā)出的電將有一部分直接提供給負載4，另有部分電力提供給鉛酸電池2，考慮到鉛酸電池2充電是的過電位，此時燃料電池I同儲能電池的穩(wěn)定電位將大于48. 6V,在該系統(tǒng)中給負載4的供電電壓為52V左右,燃料電池I的輸出電流為35A，因此，燃料電池I提供給負載的電流約28. 8A，提供給鉛酸電池2的電流為6. 2A，根據(jù)鉛酸電池2充電電流不超過O. IC最優(yōu)充電 電流規(guī)定，上述IOOAH的鉛酸電池2能夠滿足要求。因為隨著鉛酸電池2被充電，系統(tǒng)的電壓將會慢慢上升，因為燃料電池I在56. 2V時輸出功率僅I. 13KW，小于負載4的消耗功率，所以鉛酸電池2被充電的最后平衡電壓一般不會超過設定的56. 2V。如果負載4的消耗功率逐漸增加，當大于燃料電池I在工作電壓下的電流時，燃料電池I同鉛酸電池2將一起為負載提供電力。此時系統(tǒng)的電壓將慢慢降低，但是，隨著系統(tǒng)電壓的降低，燃料電池I的輸出電流將增大，輸出功率將增加。因此在合適的電壓下，此系統(tǒng)的電壓將達到平衡，系統(tǒng)的電壓將不在降低。因為一般設定燃料電池在低的電壓如43. 2V+0. 6V(二極管損耗)時，輸出功率大于負載的消耗功率，因此鉛酸電池及同燃料電池組成系統(tǒng)的對外供電電壓一般不會43. 2V。當檢測到市電220VAC亙新供給時，燃料電池I將氫氣進口電磁閥5將關閉，燃料電池I停止工作，因為單向二極管3的存在，燃料電池I電壓在接近儲能電池2的電壓時，燃料電池I不再對外輸出電力，燃料電池I存在的電壓將靠電池的控制電路板7和空氣供應設備消耗完畢。燃料電池I殘余的氫氣將被風扇6消耗完畢。此時，負載4和鉛酸電池2由AC/DC8提供電力。同傳統(tǒng)的單獨燃料電池用做備用電源的系統(tǒng)相比，上述燃料電池系統(tǒng)可以大幅度降低成本，提高燃料電池開關機對電池性能的影響。同時，燃料電池的應用又可以大量節(jié)省傳統(tǒng)鉛酸電池的用量，在一般的通信用備用電源鉛酸電池的容量一般為500AH，甚至更大如1000AH，2000AH，燃料電池應用后可以將鉛酸電池的用量節(jié)省50% -80%。根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當?shù)淖兏托薷?。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述?b>具體實施方式
，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構成任何限制。
權利要求1.一種帶有燃料電池的備用電源，其特征在于該系統(tǒng)包括燃料電池、儲能電池、單向二極管，所述的燃料電池與儲能電池之間通過單向二極管連接，所述的單向二極管的陽極端連接燃料電池，陰極端分別連接儲能電池和負載。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種帶有燃料電池的備用電源，其特征在于所述的燃料電池的燃料入口處設有電磁閥，燃料電池的空氣入口處設有空氣供應設備。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種帶有燃料電池的備用電源，其特征在于所述的負載通SAC/DC連接外用電源。
4.根據(jù)權利要求I或2或3所述的一種帶有燃料電池的備用電源，其特征在于所述的系統(tǒng)還包括控制電路板，該控制電路板分別連接燃料電池、儲能電池、負載、AC/DC以及電磁閥。
專利摘要本實用新型涉及燃料電池，尤其是涉及一種帶有燃料電池的備用電源。所述帶有燃料電池的備用電源包括燃料電池、儲能電池、單向二極管，所述的燃料電池與儲能電池之間通過單向二極管連接，所述的單向二極管的陽極端連接燃料電池，陰極端分別連接儲能電池和負載。進一步地，所述的燃料電池的燃料入口處設有電磁閥，燃料電池的空氣入口處設有空氣供應設備。進一步地，所述的負載通過AC/DC連接外用電源。進一步地，所述的系統(tǒng)還包括控制電路板，該控制電路板分別連接燃料電池、儲能電池、負載、AC/DC以及電磁閥。本實用新型的有益效果在于本實用新型采用燃料電池同相匹配的儲能電池并聯(lián)的方式輸出電力，大幅度降低燃料電池開關機對電池性能的影響。
文檔編號H01M16/00GK202721245SQ20122038383
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權日2012年8月2日
發(fā)明者劉增宏 申請人:深圳市和浦泰能源科技有限公司