本發(fā)明屬于備用電源裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，可用于通信基站、雷達(dá)站等需要不間斷供電的重要場(chǎng)所，亦可用于以風(fēng)電、光伏等間隙性能源為的主清潔能源系統(tǒng)儲(chǔ)能。

背景技術(shù)：

通信基站、雷達(dá)站等重要場(chǎng)所需要不間斷供電，一般用市電供電，為保證基站正常工作，需要給基站配備備用電源系統(tǒng)如鉛酸蓄電池組和移動(dòng)油機(jī)，在斷電時(shí)，備用電源系統(tǒng)為基站中的負(fù)載供電，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。但鉛酸蓄電池缺點(diǎn)是體積大、笨重、維護(hù)更換周期短、運(yùn)行維護(hù)成本高、造成一次和二次環(huán)境污染、持續(xù)供電時(shí)間有限且有不確定性、對(duì)環(huán)境溫度要求苛刻。當(dāng)鉛酸蓄電池因放電時(shí)間較長(zhǎng)(約2年)需更換或出現(xiàn)故障時(shí)，移動(dòng)油機(jī)成為現(xiàn)實(shí)可用的備用電源，但移動(dòng)油機(jī)后勤保障復(fù)雜，需有人值守，有噪聲污染及廢氣污染。

鑒于鉛酸蓄電池和移動(dòng)油機(jī)的種種缺點(diǎn)，加之能源危機(jī)和人們環(huán)保意識(shí)的提高，尋求新的備用電源的呼聲越來(lái)越高，氫燃料電池是最理想的替代者之一。與現(xiàn)有鉛酸蓄電池相比，燃料電池備用電源主要優(yōu)點(diǎn)包括：1.清潔無(wú)污染、連續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)，只要保證氫氣的供應(yīng)就可持續(xù)供電，在發(fā)生大的自然災(zāi)害時(shí)可以保持長(zhǎng)時(shí)間的通信暢通；2.按設(shè)定穩(wěn)定電壓輸出電能，而不像鉛酸電池在剩余電量達(dá)到最低值前，放電電壓衰減很快且難以預(yù)測(cè)；3.重量輕，不需特殊的承重處理，占地面積小，安置位置靈活，既可安置在室外也可安置在室內(nèi)；4.使用壽命長(zhǎng)、累計(jì)使用時(shí)間1500h，開(kāi)關(guān)次數(shù)超過(guò)600次、儲(chǔ)存壽命10年。

但是，傳統(tǒng)采用工業(yè)氫氣瓶的燃料電池備用電源存在如下問(wèn)題：1.需要在氫氣耗完時(shí)進(jìn)行人工更換氫氣瓶工作，耗費(fèi)大量的人力增加了運(yùn)營(yíng)成本，另外，山區(qū)等交通不便的地方也給氣瓶更換帶來(lái)了困難；氫、空燃料電池易受大氣污染物和沙塵等條件影響，性能和壽命衰減較快。

因此，亟需研制一種使用便利、性能好、壽命長(zhǎng)的燃料電池備用電源技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，從而可用于通信基站、雷達(dá)站等需要不間斷供電的重要場(chǎng)所，彌補(bǔ)其使用維護(hù)便利性、性能和壽命方面的不足。

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，包括電解充氣模塊、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊、測(cè)控及電力管理模塊、氫氣存儲(chǔ)模塊和氧氣存儲(chǔ)模塊；

其中：測(cè)控及電力管理模塊包含控制器、蓄電池和DC/DC電力變換管理裝置，通過(guò)測(cè)控及電力管理模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行控制和電力管理；

氫氣存儲(chǔ)模塊和氧氣存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的氣體比例為2：1，其功能為在市電供給正常時(shí)儲(chǔ)存市電電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣，以備市電斷電時(shí)向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)供電；氫氣存儲(chǔ)模塊和氧氣存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)氣體的容量根據(jù)不同的持續(xù)供電時(shí)間目標(biāo)進(jìn)行比例放大或縮??；

電解充氣模塊的作用是，當(dāng)氫氣存儲(chǔ)模塊和氧氣存儲(chǔ)模塊中的氣體耗完時(shí)，利用電解水補(bǔ)充氫氣存儲(chǔ)模塊中的氫氣和氧氣存儲(chǔ)模塊中的氧氣；

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊采用靜態(tài)風(fēng)冷氫氧燃料電池，燃料電池生成的水進(jìn)行不回收而是跟隨冷卻空氣直接排走。

進(jìn)一步的，如上所述的一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，所述電解充氣模塊中的電解水來(lái)源為以下兩種來(lái)源中的一種：市政自來(lái)水、配套凈水裝置的雨水收集系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，如上所述的一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，所述電解充氣模塊中設(shè)置風(fēng)冷散熱器控制電解供水溫度。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于：按照本發(fā)明技術(shù)方案形成的一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，僅需補(bǔ)給電解用水，使用維護(hù)方便，解決了傳統(tǒng)采用更換工業(yè)氫氣瓶補(bǔ)給的氫、空燃料電池備用電源裝置運(yùn)營(yíng)使用成本高的問(wèn)題。采用氫氧燃料電池提高了相同活性面積條件下單片電池性能，避免了大氣污染造成電池性能和壽命的衰減，還有助于降低燃料電池堆成本。

與傳統(tǒng)方式比較，本發(fā)明的特點(diǎn)如下：

1)當(dāng)氫、氧氣體耗完，利用電解水補(bǔ)充存儲(chǔ)氫氧氣實(shí)現(xiàn)備用電源裝置“充電”，可節(jié)約普通燃料電池備用電源需定期更換氣瓶的人力成本；所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊采用氣體無(wú)需循環(huán)的靜態(tài)風(fēng)冷氫氧燃料電池系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，亦可避免環(huán)境空氣污染造成燃料電池性能和壽命的衰減。

2)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊采用燃料電池堆為氫氧風(fēng)冷方案，可減小體積降低成本。

3)所述燃料電池備用電源中的電解充氣模塊可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守，僅需利用自來(lái)水或收集雨水配套凈水裝置定期給電解充氣模塊補(bǔ)水，有利于降低備用電源裝置運(yùn)行使用成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為電解充氣模塊；2為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊；3為測(cè)控及電力管 理模塊；4為氫氣存儲(chǔ)模塊；5為氧氣存儲(chǔ)模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明一種市電補(bǔ)給燃料電池備用電源裝置，包括電解充氣模塊1、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊2、測(cè)控及電力管理模塊3、氫氣存儲(chǔ)模塊4和氧氣存儲(chǔ)模塊5；

其中：測(cè)控及電力管理模塊3包含控制器、蓄電池和DC/DC電力變換管理裝置，通過(guò)測(cè)控及電力管理模塊3實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行控制和電力管理；

氫氣存儲(chǔ)模塊4和氧氣存儲(chǔ)模塊5存儲(chǔ)的氣體比例為2：1，其功能為在市電供給正常時(shí)儲(chǔ)存市電電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣，以備市電斷電時(shí)向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)供電；氫氣存儲(chǔ)模塊4和氧氣存儲(chǔ)模塊5存儲(chǔ)氣體的容量根據(jù)不同的持續(xù)供電時(shí)間目標(biāo)進(jìn)行比例放大或縮??；

電解充氣模塊1的作用是，當(dāng)氫氣存儲(chǔ)模塊4和氧氣存儲(chǔ)模塊5中的氣體耗完時(shí)，利用電解水補(bǔ)充氫氣存儲(chǔ)模塊4中的氫氣和氧氣存儲(chǔ)模塊5中的氧氣；在本實(shí)施例中，電解充氣模塊1中的電解水來(lái)源為以下兩種來(lái)源中的一種：市政自來(lái)水、配套凈水裝置的雨水收集系統(tǒng)；并在電解充氣模塊1中設(shè)置風(fēng)冷散熱器控制電解供水溫度。

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊2采用靜態(tài)風(fēng)冷氫氧燃料電池，燃料電池生成的水進(jìn)行不回收而是跟隨冷卻空氣直接排走。

本發(fā)明技術(shù)方案的工作模式類似于蓄電池：1.市電正?；蚧謴?fù)時(shí)采用市電保證氫氣存儲(chǔ)模塊4和氧氣存儲(chǔ)模塊5充滿狀態(tài)；2.一旦檢測(cè)到市電掉電，采用蓄電池啟動(dòng)備用電源氫、氧供應(yīng)系統(tǒng)，燃料和氧氣均正常供應(yīng)后接通電池負(fù)載開(kāi)關(guān)，為通信基站供電；3.氫氣存儲(chǔ)模塊4和氧氣存儲(chǔ)模塊5的參數(shù)設(shè)計(jì)為滿足 基站10～50h的連續(xù)供電。4.備用電源系統(tǒng)僅需要在電源發(fā)出缺水信號(hào)后，補(bǔ)充少量純凈水即可，亦可配備雨水收集凈化裝置進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)水。