[發(fā)明專利]具有集成歧管塊的燃料電池用氫供應(yīng)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210425343.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN103390761A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金悳煥;金世勛;琴榮范;魯容奎;鄭世權(quán);李賢埈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社;起亞自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/06
• 分類號(hào): H01M8/06;H01M8/04
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有集成歧管塊（manifold?block）的燃料電池用氫供應(yīng)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的氫供應(yīng)系統(tǒng)，其具有集成歧管塊，在該集成歧管塊中集成并模塊化有供氫部件。

背景技術(shù)

安裝在燃料電池車輛中的典型燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池組，用于通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電；氫供應(yīng)系統(tǒng)，用于將氫作為燃料供應(yīng)到燃料電池組；氧（空氣）供應(yīng)系統(tǒng)，用于供應(yīng)含氧空氣作為燃料電池組中電化學(xué)反應(yīng)所需的氧化劑；熱管理系統(tǒng)（TMS），用于將反應(yīng)熱從燃料電池組中去除到燃料電池系統(tǒng)的外部，控制燃料電池組的工作溫度并執(zhí)行水管理功能；以及系統(tǒng)控制器，用于控制燃料電池系統(tǒng)的整體工作。

如圖4所示，配置成使燃料電池反應(yīng)所需的氫和空氣以及冷卻劑分別均勻分配的歧管塊30安裝在整體構(gòu)成燃料電池組10的組模塊11、12、13和14的外側(cè)。更具體而言，氫供應(yīng)和排放管線、空氣供應(yīng)和排放管線、以及冷卻劑供應(yīng)和排放管線（未示出）以復(fù)雜的方式布置在歧管塊30中，其中反應(yīng)氣體和冷卻劑經(jīng)由以上管線供應(yīng)到組模塊11、12、13和14。此處，將參照?qǐng)D2和圖3對(duì)與歧管塊單獨(dú)連接的常規(guī)氫供應(yīng)系統(tǒng)的構(gòu)造和運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行描述。

首先，氫供應(yīng)管線21從氫罐連接至歧管塊，以將氫供應(yīng)到構(gòu)成燃料電池組10的各個(gè)組模塊11、12、13和14中。此外，氫供應(yīng)閥22、噴射器23和減壓閥24從氫供應(yīng)管線21的前端（即，在氫罐側(cè)）順序地安裝到其后端（即，在歧管塊側(cè)）。

氫供應(yīng)閥22用于允許或阻止從氫罐的氫供應(yīng)，噴射器23用于將通過氫供應(yīng)閥22的充足氫供應(yīng)至預(yù)定水平并將氫供應(yīng)到歧管塊30，而減壓閥34用于將供應(yīng)到歧管塊30的氫的壓力調(diào)節(jié)至預(yù)定水平。

此外，氫排放管線25與歧管塊30連接，使得在氫被供應(yīng)到構(gòu)成燃料電池組10的組模塊11、12、13和14之后，剩余氫和冷凝水可經(jīng)其排出。另外，用于排放冷凝水的脫水器26和用于將一部分通過脫水器26的氫排放到外部的放氣閥27順序地安裝在氫排放管線25上。

具體而言，氫再循環(huán)管線28從放氣閥27經(jīng)過再循環(huán)風(fēng)機(jī)29延伸到噴射器23。再循環(huán)風(fēng)機(jī)29吸入或鼓出通過放氣閥27的氫。相應(yīng)地，當(dāng)來自燃料電池組10中反應(yīng)的氫與冷凝水一起被排放到氫排放管線25時(shí)，冷凝水經(jīng)由脫水器26被排放到外部，一部分氫經(jīng)由放氣閥27被排到外部，而剩余氫通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)29的抽吸而被供應(yīng)到噴射器23中，并與氫罐的新鮮氫一起被再供應(yīng)到燃料電池組10中。

用于常規(guī)氫供應(yīng)系統(tǒng)的歧管塊的構(gòu)造具有以下缺點(diǎn)。

首先，其需要較大空間以在構(gòu)成氫供應(yīng)系統(tǒng)的部件（例如，氫供應(yīng)閥、噴射器、減壓閥、放氣閥、再循環(huán)風(fēng)機(jī)等）之間進(jìn)行管道連接，這增加了燃料電池系統(tǒng)的總體積，因此很難將所有的部件以適當(dāng)?shù)牟季职惭b在有限的體積空間比如發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)。

第二，由于構(gòu)成氫供應(yīng)系統(tǒng)管道（即，傳輸管線）的氫供應(yīng)管線和氫排放管線的增加的長度以及復(fù)雜的布置，在氫供應(yīng)管線和氫排放管線中出現(xiàn)壓力損耗，因此需要大量的能量用于供應(yīng)和排放氫。

第三，由于氫供應(yīng)管線和氫排放管線的長度和數(shù)量增加，氫可能從各個(gè)連接配件處泄漏的風(fēng)險(xiǎn)較高。

以上在此背景技術(shù)部分公開的信息僅為加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成國內(nèi)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知曉的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種具有集成歧管塊的燃料電池系統(tǒng)用氫供應(yīng)系統(tǒng)，其通過使氫供應(yīng)系統(tǒng)的部件在歧管塊中模塊化來降低燃料電池系統(tǒng)的總體積和重量，并通過使由氫供應(yīng)管線長度降低所引起的氫供應(yīng)管線中出現(xiàn)的壓力損耗降低來改善燃料電池車輛的性能，其中該歧管塊通過鋁鑄造而制得并且安裝在燃料電池組的外側(cè)。

一方面，本發(fā)明提供一種具有集成歧管塊的燃料電池用氫供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，在安裝于燃料電池組的組模塊外側(cè)的歧管塊中形成氫供應(yīng)管線、氫排放管線和氫再循環(huán)管線。包括用于供應(yīng)和排放氫的部件以及用于再循環(huán)氫的部件的氫供應(yīng)系統(tǒng)的部件整體地安裝在氫供應(yīng)管線、氫排放管線和氫再循環(huán)管線的預(yù)定位置，從而使歧管塊和氫供應(yīng)系統(tǒng)的部件模塊化。

在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，氫供應(yīng)系統(tǒng)還可包括氫供應(yīng)閥，該氫供應(yīng)閥安裝于在歧管塊的上表面上形成的氫供應(yīng)管線的進(jìn)口處。氫供應(yīng)系統(tǒng)還可包括再循環(huán)風(fēng)機(jī)，該再循環(huán)風(fēng)機(jī)安裝在通過歧管塊的上表面暴露出的氫再循環(huán)管線上。在歧管塊中的氫供應(yīng)管線與氫再循環(huán)管線之間可安裝噴射器。在沒有再循環(huán)風(fēng)機(jī)29的情況下，氫排放管線25可與噴射器23直接連接。而且，脫水器和放氣閥可與氫排放管線連接且各自安裝在歧管塊的下表面和第二側(cè)。