| 摘要：氢燃料电池作为新型节能环保能源之一，它的研制受到欧美及日、韩等国的高度重视并快速发展起来，“氢能经济＂已成为美国应对金融危机、振兴经济的利器之一；氢燃料电池也是我们国家十一五重点发展支持项目；氢燃料电池将助力通信运营商的节能减排工作，提高企业竞争力，还将带动原材料、机械、电子、能源等各个国民经济重要产业。 |
四、氢燃料电池供电系统在通信领域的应用
从上面的原理可以看出，氢燃料电池供电系统是一种直流发电机，可在市电停电情况下，作为后备电源保障通信设备的不间断供电，其绿色环保的特性也使其在节能减排工作中大有可为。
1氢燃料电池供电系统的应用场景
图5显示了氢燃料电池供电系统在通信电源系统中所处的位置和作用，图中虚线画出的椭圆即表示氢燃料电池供电系统可替代的电源产品。
图5氢燃料电池供电系统的直流供电与交流供电线路
目前国外比较成熟的应用是，氢燃料电池供电系统代替铅酸蓄电池组作为停电时的后备电源，只保留少量的铅酸蓄电池作为系统启动过程中的支撑。这样，就可以大量减少铅酸蓄电池的使用，减少对环境的污染。氢燃料电池供电系统若包含DC/AC逆变设备，即可为通信局站的交流负载供电，替代油机，降低噪音和振动，减少排放。
2氢燃料电池供电系统的工作状态
用于直流后备电源时，氢燃料电池供电系统有3种工作状态：
——市电正常待机状态：整流器正常工作时，氢气阀门关闭，燃料电池停止反应，整流器给通信设备供电，给启动用的蓄电池充电，同时还给燃料电池的控制电路供电，随时保持燃料电池待机工作状态；
——市电停电启动状态：燃料电池系统的控制电路检测到停电信号，自动开启氢气阀门，燃料电池开始发电，因为氢气阀门开启到能正常提供足够电力需要一定的启动时间，因此需要一个容量相对较小的蓄电池，以保证燃料电池发电与市电供电转换过程中维持通信设备的不间断供电，并为燃料电池系统启动提供驱动电流；
——市电无电发电状态：燃料电池系统启动后，在保证气源的情况下能不间断提供电力，经DC/DC变换器稳压后给通信设备供电，同时对蓄电池充电。该蓄电池不需要按照系统后备电源的维持时间来计算容量，只需按照转换时间内维持直流输出电压来考虑，因此可以大大减少蓄电池的使用、购置成本。
3氢燃料电池供电系统的应用实例
氢燃料电池供电系统在国外已经有大量的实际应用，截至目前为止，已经使用了数千套,将逐步减少传统铅酸蓄电池的使用。考虑到氢气使用的安全性，目前产品是以室外型为主，如图6所示的美国移动通信基站后备电源，主要客户有AT&T、Sprint等电信运营商及美国防部、FAA-联邦航空管理委会、CUSTOMS-海关等重要政府部门。另外，加拿大、新加坡、日本、印度、台湾、英国等均有应用，氢燃料电池供电系统还被应用在严寒地区如苏格兰、高热地区如科威特等极端环境下，充分展示了其极强的环境适应能力。
图6通信用氢燃料电池供电系统用于美国移动基站
五、氢燃料电池供电系统的安全使用与维护
氢气本身是一种无色、无味、无毒的稳定性气体，不具备腐蚀性，其原子结构简单，质量很轻，一旦氢气泄漏到大气中，会很快上升飞逸，不容易与大气混合达到危险浓度。但是，人们对氢气安全的担忧是可以理解的，一方面，通常采用钢瓶盛装氢气，可达几百公斤的压力，因此，必须慎重选用抗压能力、防撞能力和防火能力均达到强制性标准要求的产品，或者采用固态氢化合物储氢，可使压力降至几十公斤；另一方面，氢气也是一种易燃易爆气体，氢气与氧气混合浓度爆炸极限为4%～94%，因此，在使用过程中应严格遵守安全使用标准和规程，所使用的氢气纯度一般要求高于或等于99.95%。考虑到氢气一旦泄露应能及时扩散，一般情况下，燃料电池系统应安装在户外，距离建筑物应大于3m，距离人行道、马路、停车场等人群应大于4.5m。
系统的维护重点是关注氢气瓶阀门、接头和管道的泄漏。通常，在燃料电池发电和储氢装置内均安装氢气探测器和氢气浓度传感器，一旦发生氢气泄漏，控制电路就会关闭阀门，阻止氢气泄漏达到爆炸和燃烧的极限。
我国氢的来源是极为丰富的，氢气供给已是比较成熟的产业。电解水制氢方法的电耗过高，亟待改进。因此，欲获得大量廉价的氢能，将取决于是否能实现低能耗低成本的规模制氢方法。制氢产业未完善覆盖的地区往往是太阳能、风能资源比较丰富的地区，而且太阳能、风能发电无法实现并网，需要使用大量铅酸蓄电池储存电能，若用太阳能、风能发电实现电解水制氢或天然气重整制氢，既解决了氢的来源，又减少了铅的使用，顺应节能环保的大趋势。
责任编辑：Kelly
评论表单加载中...
