CN219098677U - 一种氢燃料电池叉车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池叉车，包括燃料电池、锂电池、循环水箱和驾驶室；驾驶室上设置有叉车框架，驾驶室的座位下方设置配重块，配重块顶部设置固态储氢块；固态储氢块内设置有氢管路和水管路，氢管路出口与燃料电池相连，燃料电池出口经DC/DC电压转换器与驱动***相连；锂电池与DC/DC电压转换器相连，循环水箱与固态储氢块的水管路相连，循环水箱还与燃料电池相连，燃料电池与锂电池相连，锂电池与循环水箱相连。本实用新型的氢燃料电池叉车采用配重与固态储氢一体化方案，固态储氢装置异性化，为燃料电池供氢，又作为配重块，使叉车结构紧凑的同时增大叉车载重，提高叉车整体稳定性、载重和续航能力。

Description

一种氢燃料电池叉车

技术领域

本实用新型属于氢燃料电池叉车领域，特别涉及一种氢燃料电池叉车。

背景技术

叉车是工业搬运车辆，常用于仓储大型物件的运输。目前传统叉车主要是内燃机叉车和蓄电池叉车，但是随着环境污染与能源枯竭问题日益严重，利用氢能这种清洁能源作为主要动力的叉车符合当前节能减排需求和发展方向。

燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，氢燃料电池具有清洁、高效、能量密度高、续航长的优点，但其反应的响应相对较慢，要求输出功率最好稳定不变；而锂电池相比燃料电池能量密度较低、续航短，但其反应的响应较快，可极短时间提供所需功率。因此实现两者优势互补具有实际意义。

现存的氢存储方式使用广泛且具备商业化特性的是高压气态储氢技术，但是这种技术储氢密度低、压力高而安全性能差、钢瓶结构笨重且形状受限；而固态金属合金储氢技术储存压力低而较安全，容器形状可做异形，体积储氢密度大但质量储氢密度低。

因此，需要一种固态储氢与配重一体化叉车。

实用新型内容

为克服现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种氢燃料电池叉车。

为了实现上述目的，本实用新型提出如下方案：

一种氢燃料电池叉车，包括燃料电池、锂电池、固态储氢块、驱动***、循环水箱和驾驶室；驾驶室上设置有叉车框架，驾驶室的座位下方设置配重块，配重块位于后车轮上方，配重块顶部设置有固态储氢块；固态储氢块内设置有氢管路和水管路，氢管路出口与燃料电池相连，燃料电池出口经DC/DC电压转换器与驱动***相连；锂电池与DC/DC电压转换器相连，循环水箱与固态储氢块的水管路相连，循环水箱还与燃料电池相连，燃料电池与锂电池相连，锂电池与循环水箱相连。

进一步的，固态储氢块顶部设置有端盖。

进一步的，固态储氢块包括腔体，腔体内填充金属氢化物储氢介质，氢管路一端为氢管路入口，另一端为氢管路出口，氢管路入口以及氢管路出口设置在腔体上，氢管路入口连接有进气管路，氢管路出口连接有出气管路，水管路一端为水入口，另一端为水出口。

进一步的，氢管路出口处设置有出气口过滤器。

进一步的，腔体的侧壁与配重块之间设置有缓冲棉。

进一步的，氢管路呈S型布置且紧密贴合金属氢化物储氢介质。

进一步的，进气管路上设置有第一电磁阀，出气管路出口处设置有过滤器。

进一步的，氢管路出口经缓冲罐与燃料电池相连，缓冲罐的顶部设置有安全泄压阀。

进一步的，固态储氢块与缓冲罐之间设置有单向阀，缓冲罐与燃料电池之间设置有流量计、第二电磁阀与减压阀；循环水箱上设置有进水口、出水口与散热翅片；出水口经水泵、第三电磁阀和管道与水管路的水入口相连，水出口与出水口相连；管道上缠绕有加热电阻丝；管道还与锂电池相连。

进一步的，还包括控制***，控制***经第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及与DC/DC电压转换器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用固态储氢块与配重块一体化设计，使叉车结构紧凑的同时增大叉车载重，提高叉车整体稳定性和载重能力；采用燃料电池与锂电池混合动力，利用燃料电池续航久、锂电池响应快的优点进行互补，实现叉车长续航、功率稳定；

进一步的，通过设置循环水箱和水管路，对叉车固态储氢装置、燃料电池和锂电池进行换热，利用燃料电池与锂电池产生的废热对固态储氢块进行加热，实现废热利用，提高能量转换率。

附图说明

图1为本实用新型的叉车整体结构图；

图2为本实用新型的叉车的燃料电池、锂电池、驱动***以及固态储氢装置的结构示意图；

图3为本实用新型的固态储氢块和配重块一体化示意图；

其中，1为燃料电池、2为锂电池、3为固态储氢块、4为配重块、5为缓冲罐、6为DC/DC电压转换器、7为控制***、8为驱动***、9为循环水箱、10为叉车框架，101为第一电磁阀、102为过滤器、103为单向阀、104为安全泄压器、105为流量计、106为第二电磁阀、107为减压阀、108为水泵、109为第三电磁阀、110为加热电阻丝、11为缓冲棉、12为端盖。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型进一步说明。

请参阅图1-图3，一种氢燃料电池叉车，包括固态储氢块3、燃料电池1、锂电池2、缓冲罐5、DC/DC电压转换器6、控制***7、驱动***8、循环水箱9、叉车框架10、缓冲棉11和驾驶室；驾驶室上设置叉车框架10，驾驶室设置在车轮上方，驾驶室的座位下方设置配重块4，配重块4位于后车轮上方，配重块4顶部设置有开口，开口内设置固态储氢块3，固态储氢块3顶部设置有端盖12。

固态储氢块3包括腔体，腔体内填充金属氢化物储氢介质和氢管路，氢管路一端为氢管路入口，另一端为氢管路出口，氢管路入口以及氢管路出口设置在腔体上，氢管路入口连接有进气管路，氢管路出口连接有出气管路，氢管路出口处设置有出气口过滤器102。腔体内还设置有水管路，水管路一端为水入口，另一端为水出口。优选的，腔体为长方体状或者为一侧有凸起的异形块状。腔体的侧壁与配重块4之间设置有缓冲棉11。

氢管路呈S型布置且紧密贴合金属氢化物储氢介质；进气管路上设置有第一电磁阀101，出气管路出口处设置有过滤器102。

缓冲罐5的顶部设置有安全泄压阀104；固态储氢块3的氢管路出口与缓冲罐5的进气口相连，并且固态储氢块3的氢管路出口与缓冲罐5的进气口设置有单向阀103，缓冲罐5的出气口与燃料电池1的进气口相连；缓冲罐5的出气口与燃料电池1的进气口之间依次设置有流量计105、第二电磁阀106与减压阀107。燃料电池1的出气口与DC/DC电压转换器6相连。

燃料电池1为现有燃料电池，燃料电池1包括燃料电池电堆、燃料电池控制部分、氢气管路、空气管路、排气管路以及水换热管路；氢气管路和空气管路均与燃料电池电堆入口相连，排气管路与燃料电池电堆出口相连，燃料电池电堆中反应的气体后通过排气管路排出；水换热管路对燃料电池1的燃料电池电堆进行换热；燃料电池控制部分用于控制燃料电池1的空气管路的空气和氢气管路中氢气流量。

锂电池2为现有的锂电池，锂电池2包括温控***和水管，通过温控***控制水管路温度为25℃至40℃之间。循环水箱9通过水换热管路与燃料电池1相连，燃料电池1的水换热管路与锂电池2的水管相连，循环水箱9通过水管路与固态储氢块3相连，从而实现循环水箱9和燃料电池1、锂电池2与固态储氢块3进行换热。在叉车运行过程中，燃料电池1与锂电池2产生的热量，将热量传递至水管路，水管路将热量传递给固态储氢块3，不足的热量由锂电池2控制电加热丝110提供。

燃料电池1和锂电池2产生的电能通过DC/DC电压转换器6连接驱动***8(即电机)；

循环水箱9包括第一进水口、第一出水口、第二进水口、第二出水口与散热翅片；出水口经水泵108、第三电磁阀109和管道与水管路的水入口相连，水出口与出水口相连；管道上缠绕有加热电阻丝110，固态储氢块3进行脱氢时，控制***7控制锂电池2给电加热丝110供电，对管道进行加热，被加热的循环水进入固态储氢块3中进行换热，使固态储氢块3达到所需脱氢温度；所述散热翅片布置在循环水箱9外侧，加强与外界空气的自然对流换热。第二出水口与燃料电池1的水换热管路入口相连，水换热管路出口与锂电池2的水管路入口相连，锂电池2的水管路出口与循环水箱9的第二出水口相连。

管道还与锂电池2相连。

固态储氢块3进行加氢时，循环水箱9中温度较低的水通过水泵108、第三电磁阀109从固态储氢块3的水管路入口进入，与固态储氢块3中金属氢化物储氢介质进行换热，带走固态储氢块3中一定热量，使其保持在合适加氢温度。

进一步地，控制***7通过采集流量、温度、电压信号控制第一电磁阀101、第二电磁阀106、第三电磁阀109以及DC/DC电压转换器6，实现***控制。

固态储氢块3设计成异形块状或长方体状，内嵌于配重块4，根据配重块4形状进行相应改变，实现一体化。

固态储氢块3采用金属氢化物作为储氢介质，储氢金属材料中混合有膨胀石墨颗粒。

固态储氢块3内换热管路为翅片式换热管路，能够强化换热。

固态储氢块3与配重块4之间设置有减震棉11，能够减少震动，提高稳定性。

下面为具体实施例。

本实用新型以5t叉车为例，其燃料电池电量为30kWh，即108000kJ，此部分的能量由氢能源供给，氢的热值为143kJ/g，目前氢燃料电池氢气热能转化为电的效率约为50％，因此需要氢气的质量为

采用LaNi₅金属氢化物作为储氢介质，其理论质量储氢量为1.45wt.％H₂，所需LaNi₅质量为/>

LaNi₅的密度为8400kg/m³，因此LaNi₅的体积/>

反应器床层空间占比为70％，孔隙率取0.2，反应器体积12.2L/(0.7*0.8)＝21.8L，一个长宽高分别为110cm、40cm、5cm的长方体储氢反应器(即腔体为长方体状)即可满足要求，总共能提供超100kg的重量作为配重。

本实用新型公开了一种固态储氢块与配重块一体化的氢燃料电池与锂电池混合动力叉车结构，采用固态储氢块内嵌于配重块的方案，使叉车结构紧凑的同时增大叉车载重，提高叉车整体稳定性、载重和续航能力。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池叉车，其特征在于，包括燃料电池(1)、锂电池(2)、固态储氢块(3)、驱动***(8)、循环水箱(9)和驾驶室；驾驶室上设置有叉车框架(10)，驾驶室的座位下方设置配重块(4)，配重块(4)位于后车轮上方，配重块(4)顶部设置有固态储氢块(3)；固态储氢块(3)内设置有氢管路和水管路，氢管路出口与燃料电池(1)相连，燃料电池(1)出口经DC/DC电压转换器(6)与驱动***(8)相连；锂电池(2)与DC/DC电压转换器(6)相连，循环水箱(9)与固态储氢块(3)的水管路相连，循环水箱(9)还与燃料电池(1)相连，燃料电池(1)与锂电池(2)相连，锂电池(2)与循环水箱(9)相连。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，固态储氢块(3)顶部设置有端盖(12)。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，固态储氢块(3)包括腔体，腔体内填充金属氢化物储氢介质，氢管路一端为氢管路入口，另一端为氢管路出口，氢管路入口以及氢管路出口设置在腔体上，氢管路入口连接有进气管路，氢管路出口连接有出气管路，水管路一端为水入口，另一端为水出口。

4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，氢管路出口处设置有出气口过滤器(102)。

5.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，腔体的侧壁与配重块(4)之间设置有缓冲棉(11)。

6.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，氢管路呈S型布置且紧密贴合金属氢化物储氢介质。

7.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，进气管路上设置有第一电磁阀(101)，出气管路出口处设置有过滤器(102)。

8.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，氢管路出口经缓冲罐(5)与燃料电池(1)相连，缓冲罐(5)的顶部设置有安全泄压阀(104)。

9.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，固态储氢块(3)与缓冲罐(5)之间设置有单向阀(103)，缓冲罐(5)与燃料电池(1)之间设置有流量计(105)、第二电磁阀(106)与减压阀(107)；循环水箱(9)上设置有进水口、出水口与散热翅片；出水口经水泵(108)、第三电磁阀(109)和管道与水管路的水入口相连，水出口与出水口相连；管道上缠绕有加热电阻丝(110)；管道还与锂电池(2)相连。

10.根据权利要求9所述的一种氢燃料电池叉车，其特征在于，还包括控制***，控制***经第一电磁阀(101)、第二电磁阀(106)、第三电磁阀(109)以及与DC/DC电压转换器(6)。

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