[發(fā)明專利]燃料電池備用電源供氫匯流排氮氣吹掃系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103236554A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 顧榮鑫;陳凌云;張超;陶少龍;沈軍;徐麟
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山弗爾賽能源有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 上海宏威知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31250
• 代理人: 金利琴

技術領域

本發(fā)明涉及一種具備氮氣吹掃功能的供氫系統(tǒng)，尤其是燃料電池備用電源供氫匯流排系統(tǒng)。

背景技術

當今全球能源緊張，油價高漲，尋找新能源作為化石燃料的替代品是當務之急。燃料電池被認為是繼水力、火力和原子能發(fā)電后的第四代發(fā)電技術，它通過電催化反應將氧化劑和還原劑的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能，是一種高效、安全、清潔、靈活的新型發(fā)電技術。其中的質(zhì)子交換膜燃料電池因其具有效率高、能量密度大、反應溫度低、無噪音、無污染等顯著優(yōu)點而在地面發(fā)電站、電動車和便攜式電源等方面具有廣泛的應用前景。燃料電池內(nèi)部主要由質(zhì)子交換膜、電化學反應催化劑、擴散層和雙極板組成。當燃料電池工作時，其內(nèi)部發(fā)生下述反應過程：反應氣體在擴散層內(nèi)擴散，當反應氣體到達催化層時，在催化層內(nèi)被催化劑吸附并發(fā)生電催化反應；陽極反應生成的質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜內(nèi)傳遞到陰極側(cè)，電子經(jīng)外電路到達陰極，同氧分子反應結(jié)合成水，同時放出熱量。電極反應為：

陽極(負極)：H₂→2H⁺+2e

陰極(正極)：1/2O₂+2H⁺+2e→H₂O

電池反應：H₂+1/2O₂→H₂O

備用電源主要是為了防止數(shù)碼產(chǎn)品在長時間使用過程中發(fā)生斷電或是沒電的條件下所備用的電源。常規(guī)備用電源是以鉛酸電池為燃料，但鉛酸電池本身對環(huán)境污染，而且3年必須更換，成本也將大幅度提高。目前社會都在提倡環(huán)保，尋找新能源來代替。所以新能源燃料電池產(chǎn)生。燃料電池原理是以氫氣和氧氣為原料，通過電化學反應直接產(chǎn)生電能。由于氫氣燃料本身無色無味，并且具有較低的著燃點，所以在氫安全使用顯得至關重要。為保障燃料電池備用電源氫氣安全供給，必須有一套和燃料電池相匹配的氫安全供氫系統(tǒng)。

目前市面上的供氫系統(tǒng)比較簡易，在更換氫瓶及管路維修后并沒有對管路中的空氣進行吹掃，使得氫氣與管路中的空氣混合引起安全隱患，故目前的供氫匯流排不適合于燃料電池備用電源氫氣供應系統(tǒng)應用。

在專利號200720015229提高燃料電池壽命的氮氣吹掃裝置是在燃料電池上加裝氮氣吹掃裝置。其結(jié)構(gòu)在于氮氣吹掃裝置是由氮氣電磁閥和裝有氮氣的瓶體所組成。瓶體的出口經(jīng)氮氣電磁閥連接到燃料電池的陽極進氣口。氮氣吹掃裝置在燃料電池啟動前，把陽極腔中滲入的空氣排出；在燃料電池工作停止時，把陽極腔中殘留的氫氣排出。有效防止了陽極腔中氫氣與空氣接觸反應，從而提高了電池的使用壽命。本專利提到氮氣吹掃只針對燃料電池管路進行吹掃，未對供氫匯流排及整管路進行氮氣吹掃，不適用于燃料電池備用電源。

在專利號200710157420保護燃料電池汽車發(fā)動機的自生成氮氣吹掃系統(tǒng)，包括燃料電池及其空氣供給系統(tǒng)和氫氣供給系統(tǒng)，自生成氮氣吹掃系統(tǒng)中還包括一個空氣脫氧罐，空氣脫氧罐分別與氫氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)和燃料電池相連接，本發(fā)明的有益效果是：當燃料電池停止工作是，燃料電池堆的氫氣氣室內(nèi)的殘留氫氣被氮氣置換，防止了燃料電池被腐蝕，提高了質(zhì)子交換膜燃料電池的使用壽命；實現(xiàn)了在線制備氮氣和吹掃的自動化；利用燃料電池尾排氫氣對空氣脫氧罐的脫氧劑進行再生，實現(xiàn)了能源的有效利用，成本低；吹掃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，效率高，壽命長，適用性廣，可廣泛應用于質(zhì)子交換膜燃料電池汽車發(fā)動機。本專利提到自生成氮氣吹掃系統(tǒng)只針對燃料電池電堆氫氣氣室內(nèi)的殘留氫氣被氮氣置換，但無法對供氫匯流排管路進行吹掃，不適用于燃料電池備用電源。

發(fā)明內(nèi)容

由于現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種燃料電池備用電源供氫匯流排氮氣吹掃系統(tǒng)，其是一種可用于燃料電池備用電源的安全可靠的供氫系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以解決：

一種燃料電池備用電源供氫匯流排氮氣吹掃系統(tǒng)，包括與氮氣瓶連接的單向閥，一手動排空閥與高壓減壓閥分別與該單向閥連接，一高壓表和中壓表分別與該高壓減壓閥連接后，再由該高壓減壓閥通過管路連接到低壓減壓閥，一低壓表通過該低壓減壓閥后通過管路先后與電磁閥和快速接頭連接。

作為本發(fā)明的進一步特征，還包括一與高壓減壓閥連接的壓力傳感器。

作為本發(fā)明的進一步特征，所述管路為3/8不銹鋼管路。