一种基于燃料电池的多功能加氢站的制作方法

1.本实用新型属于新能源设备技术领域，具体是涉及一种基于燃料电池的多功能加氢站。


背景技术：

2.氢能作为一种清洁能源，是替代化石能源实现碳中和的重要途径。氢能产业是一条涵盖氢气制备、运输、储存和终端应用的庞大产业链。加氢站作为产业链枢纽，在连接上游的制氢和下游的用氢中起着至关重要的作用。但是，加氢站投资成本高，建成后功能单一，且无法形成一个独立的闭环系统。这些问题严重阻碍了加氢站的普及。
3.另一方面，随着国家政策的鼓励和人们环保意识的增强，电动汽车得到了大范围的普及和发展。虽然相应的充电站也在不断普及，但受限于充电时间的影响，人们希望电动汽车可以更加快速。超级充电站的出现，使人们看到了需求可以被满足的希望，但超级充电站造成的大功率负载波动对当地电网来说是难以接受的。因此，这一问题限制了电动汽车的进一步发展。
4.虽然有相关技术方案的提出，例如中国专利cn209324047u公开的一种加氢加油充电混合站，可以实现加氢、加油和充电的功能。但是实现这三种功能的构件只是简单罗列在一起，同时电动汽车充电仍需依靠电网供电，对电网冲击的问题依然存在。中国专利cn206850461u公开了一种新能源超级充电系统的加油站，可以不依靠电网实现对电动车充电。虽然通过离网充电解决了对电网的冲击问题，但整个系统需要事先通过光伏发电，风能发电和燃料电池发电把电能储存在储能系统中，然后再通过储能系统为电动车充电，无法根据实际需求进行工作。
5.因此，为了解决上述问题，提出了一种可以按需对电动汽车进行离网充电，又可以实现自供暖和自供电的多功能加氢站。


技术实现要素：

6.本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种基于燃料电池的多功能加氢站。
7.本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于燃料电池的多功能加氢站，包括储氢系统、氢燃料电池系统、电动车充电系统、供暖系统、供电系统和加氢系统，所述储氢系统分别与氢燃料电池系统和加氢系统相连接，所述氢燃料电池系统分别与电动车充电系统、供暖系统和供电系统相连接。
8.作为优选，所述氢燃料电池系统包括氢气供应系统、空气供应系统、热管理系统和氢燃料电池电堆，所述氢燃料电池电堆分别与氢气供应系统、空气供应系统和热管理系统相连。
9.作为优选，所述氢气供应系统包括限流阀、单向阀和稳压阀，所述限流阀、单向阀和稳压阀依次相连，串接在储氢系统和氢燃料电池电堆之间。
10.作为优选，所述空气供应系统包括空气过滤器、空压机、中冷器、加湿器和背压阀，所述空气过滤器、空压机、中冷器、加湿器和氢燃料电池电堆依次相连，所述背压阀与加湿器相连。
11.作为优选，所述热管理系统包括节温器、换热器和冷却泵，所述氢燃料电池电堆通过换热器与供暖系统相连进行热交换，所述节温器、换热器、冷却泵和氢燃料电池电堆依次相连形成闭环。
12.作为优选，所述电动车充电系统包括dc/dc变换器和充电桩，所述dc/dc变换器的输入端与氢燃料电池系统中的氢燃料电池电堆相连，所述dc/dc变换器的输出端与充电桩相连。
13.作为优选，所述供暖系统与氢燃料电池系统中的换热器相连，所述供暖系统包括调节阀一、调节阀二、储热罐、循环水泵一、循环水泵二和供暖片，所述换热器、调节阀一、储热罐和循环水泵一依次相连形成闭环，所述储热罐、调节阀二、供暖片和循环水泵二依次相连形成闭环。
14.作为优选，所述供电系统包括dc/dc变换器、dc/ac变换器、220v交流电、ac总线和用电设备，所述dc/dc变换器与dc/ac变换器串联后，再与220v交流电并联到ac总线上，所述ac总线与用电设备相连。
15.本实用新型具有的有益效果：
16.1.本实用新型加氢站不仅可以为氢燃料电池汽车进行加氢，还可以为电动汽车进行超级充电，在提升加氢站经济效益的同时解决了电动车充电对电网的冲击问题。
17.2.本实用新型利用氢燃料电池系统产生的废热为加氢站进行供暖，提高了氢燃料电池系统对氢气的利用效率，同时提高了加氢站的服务水准。
18.3.本实用新型加氢站在遭遇电网失效的状况下，可以通过氢燃料电池系统发电来为加氢站供电，为加氢站提供保障。
19.4.本实用新型加氢站可以不依靠电网的情况下，作为一个独立的系统来运行，增加了环境适应性。
附图说明
20.图1是本实用新型的一种结构示意图；
21.图2是本实用新型氢燃料电池系统的一种结构示意图。
22.图中：1、储氢系统；2、氢燃料电池系统；3、供暖系统；4、供电系统；5、电动车充电系统；6、加氢系统；7、氢气供应系统；8、空气供应系统；9、氢燃料电池电堆；10、热管理系统；11、限流阀；12、单向阀；13、稳压阀；14、空压机；15、中冷器；16、加湿器；17、空气过滤器；18、背压阀；19、节温器；20、换热器；21、冷却泵；22、dc/dc变换器；23、充电桩；24、调节阀一；25、调节阀二；26、储热罐；27、循环水泵一；28、循环水泵二；29、供暖片；30、dc/ac变换器；31、220v交流电；32、ac总线；33、用电设备。
具体实施方式
23.下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
24.实施例：一种基于燃料电池的多功能加氢站，如图1-图2所示，建设在高速服务区，
包括储氢系统1、氢燃料电池系统2、电动车充电系统5、供暖系统3、供电系统4和加氢系统6，所述储氢系统1分别与氢燃料电池系统2和加氢系统6相连，为其提供所需的氢气；所述氢燃料电池系统2与电动车充电系统5相连，为其提供电能；所述氢燃料电池系统2与供暖系统3相连，为其提供热能；所述氢燃料电池系统2与供电系统4相连，在供电系统4失效时作为备用电源为其供电；所述加氢系统6用于为氢燃料电池汽车进行加氢。
25.所述氢燃料电池系统2包括氢气供应系统7、空气供应系统8、热管理系统10和氢燃料电池电堆9，所述氢气供应系统7和空气供应系统8与氢燃料电池电堆9相连，为其提供反应过程中所需的氢气和氧气，所述热管理系统10与氢燃料电池电堆9相连，以保证氢燃料电池电堆9工作在一个合适的温度区间内。
26.所述氢气供应系统7包括限流阀11、单向阀12和稳压阀13，所述限流阀11、单向阀12和稳压阀13依次相连，串接在储氢系统1和氢燃料电池电堆9之间，所述限流阀11用于自主调节氢气供应的流速，所述单向阀12用于保证氢气只能单方向地从储氢系统1流向氢燃料电池电堆9，所述稳压阀13用于控制氢燃料电池电堆9进口处的氢气压力。
27.所述空气供应系统8包括空气过滤器17、空压机14、中冷器15、加湿器16和背压阀18，所述空气过滤器17、空压机14、加湿器16和氢燃料电池电堆9依次相连，所述背压阀18与加湿器16相连；所述空气过滤器17用于对空气进行净化，所述空压机14用于压缩空气以满足氢燃料电池电堆9进口处氧气的压力需求，所述中冷器15用于对压缩后的空气进行降温冷却，所述加湿器16用于对压缩后的空气进行加湿以维持氢燃料电池电堆9内部反应的正常进行，所述背压阀18用于稳定空气供应系统8出口处的压力。
28.所述热管理系统10包括节温器19、换热器20和冷却泵21，所述节温器19、换热器20、冷却泵21和氢燃料电池电堆9依次相连形成闭环，所述节温器19用于调节进入换热器20的冷却液的流量，所述换热器20用于在热管理系统10和供暖系统3中进行热量传递，所述冷却泵21用于提高冷却液的压力。
29.所述电动车充电系统5可以同时为多辆电动汽车充电，所述电动车充电系统5包括dc/dc变换器22和充电桩23，所述dc/dc变换器22的输入端与氢燃料电池电堆9相连，所述dc/dc变换器22的输出端与充电桩23相连，所述充电桩23用于与电动汽车相连，为电动汽车进行充电。
30.所述供暖系统3与氢燃料电池系统2中的换热器20相连，所述供暖系统3包括调节阀一24、调节阀二25、储热罐26、循环水泵一27、循环水泵二28和供暖片29，所述换热器20、调节阀一24、储热罐26和循环水泵依次相连形成闭环，进行热循环，此过程中储热罐26进行储热；所述储热罐26、调节阀二25、供暖片29和循环水泵二28依次相连形成闭环，进行热循环，此过程中储热罐26进行放热，并通过供暖片29为加氢站进行供暖。所述供暖系统3利用氢燃料电池系统2产生的废热为加氢站进行供暖，有效地提高了氢燃料电池系统2对氢气的利用效率。
31.所述供电系统4包括dc/dc变换器22、dc/ac变换器30、220v交流电31、ac总线32和用电设备33，所述dc/dc变换器22与dc/ac变换器30串联，用于调节氢燃料电池电堆9的输出电压，然后再与220v交流电31并联到ac总线32上，所述ac总线32与用电设备33相连，所述用电设备33是储氢系统1、氢燃料电池系统2、电动车充电系统5、供暖系统3和加氢系统6中用电设备33的总称。220v交流电31通过ac总线32与用电设备33相连，为用电设备33供电；当
220v交流电31失效时，氢燃料电池系统2输出的电能通过dc/dc变换器22、dc/ac变换器30连接到ac总线32上，为用电设备33供电。
32.最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。