[發明專利]具備緊急氫氣供給線的燃料電池系統

有效

• 申請號: 201310321195.5
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103904345A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張錫瑛
• 申請（專利權）人: 現代摩比斯株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

技術領域

本發明涉一種以氧和氫反應后獲得能量的燃料電池系統，特別是構成燃料電池系統的供氫系統內具備了緊急供氫線，在緊急情況發生時，直接供給燃料電池氫氣的同時，將以往使用的電力消耗較大的閥門替換為檢驗閥，從而提高了經濟性，并且，空氣供應系統內將以往使用的渦輪式鼓風機替換成壓縮空氣塔減少噪音振蕩的燃料電池系統。

背景技術

最近隨著油價的急速上漲和消費者對環境污染的關心增加，燃料效率高而且親環境能源的汽車開發取代內燃機汽車。為滿足這樣的需求大多數汽車公司正在開發替換使用能源的汽車。

使用這樣的替換能源的汽車中，使用氫氣燃料經過燃料的化學反應后副產品僅為氧和水的燃料電池汽車最具有實際效果的方案。這樣的燃料電池汽車利用電力使電機啟動旋轉的一種電氣汽車。

這樣的燃料電池汽車接收到供應的氫氣和氧氣，燃料電池堆棧內水的電氣分解逆反應等經過化學反應產生電力。產生的電力使驅動系統電機啟動，因此車輛啟動。堆棧提供的氫氣是從氫氣罐開始，經過減壓器以及噴射器后供給堆棧，未反應氫氣通過再循環噴射器重新向堆棧供給。

這里根據車輛的運行條件再循環氣體的流量大小發生變化，為控制適量的再循環氣體的流量，以往是具備多數個的噴射器，從而形成所希望的再循環氣體的流量。

圖1是以往具備多數噴射器的氫氣供應系統的構成圖。與圖1所示一致，為了可以覆蓋包括最小流量及最大流量的寬范圍流量使用了3個噴射器5、7、9。氫氣儲存裝置3和燃料電池1之間不同規格的3個噴射器5、7、9并列連接。各噴射器5、7、9從燃料電池1處排出的多余的氫氣，經過氫氣再循環共通流動通路35，通過3個再循環支路流動通路37、39、41進行再循環。各噴射器5、7、9的上下流兩側配置切斷工具13、15、19、21、25、27，各噴射器5、7、9的上下流兩側位置依照切斷工具的開閉，3個噴射器5、7、9適當使用。由此噴射器可以從流量分別單一選擇，或者復數選擇來使用，使用關閉閥選擇需要的噴射器。關閉閥可以在3個以上的噴射器中只在一部分使用的情況時可以防止會發生的逆流。

但是，這樣以往的技術由于采用多數的閥門所以系統變得復雜，因此費用也隨著上升，因為使用的大部分是電磁閥所以電力的消耗變多。以后噴射器或者閥門出現故障時燃料電池的堆棧內供給氫氣的無法緊急運轉的問題。

另外，燃料電池汽車的堆棧作為可以產出電力的最重要的設備，需要供應氫氣和具有一定量的濕度的空氣。為了這樣持續給堆棧內供應空氣，使用多種多樣方式的設備，其中最常用的是渦輪式鼓風機（trubo?blower）方式。

圖2a及圖2b是常用的渦輪式鼓風機100及其附屬部件葉輪（impeller）110的縱剖面圖及示意圖。這樣的氫氣供應系統內使用的渦輪式鼓風機100從旋轉的葉輪110開始大量的構成部件導致系統復雜化及不經濟性，高速旋轉的渦輪式鼓風機100內因質量不均衡和旋轉不對稱，由于軸承的影響等會產生大的噪音和振動，駕駛者因噪音震動（NVH，noise、vibration、harshness）從感官上的品質造成問題。

發明內容

（要解決的技術問題）

為了解決上述問題，本發明提供一種燃料電池系統，其目的在于使用檢驗閥降低電力消耗，在緊急狀態下可以順暢的供應氫氣的燃料電池系統的氫氣供給系統。

另一目的在于，空氣供給系統內有因以往的渦輪式鼓風機具有非經濟性和噪音震動的缺點，替換一種既經濟又沒有噪音及振動的手段。

（解決問題的手段）

為達成所述目的本發明與下面相同的具備的組成為其特征。

即，由空氣供給系統、氫氣供給系統、熱及水管理系統及排氣系統組成的燃料電池系統，其特征在于，包括：燃料電池；氫氣儲存裝置，向所述燃料電池供給氫氣；多數個的噴射器，所述燃料電池和氫氣儲存裝置之間并聯配置，從所述燃料電池處向再循環線排出的未反應氫氣在所述燃料電池內再循環；流路選擇閥，所述氫氣儲存裝置和所述多數個的噴射器之間形成的第1氫氣流路上配置，由所述多數個的噴射器連通的已分氣的所述第1氫氣流路中選擇一個開放；壓力調節工具，配置在所述氫氣儲存裝置和流路選擇閥之間的所述第1氫氣流路上面，控制向所述多數個的噴射器供給的流量的壓力；電子控制單元，所述燃料電池需要的氫氣信號接收到反饋對所述流路選擇閥進行控制，為控制選擇的噴射器內供給流量的壓力從而控制壓力調節工具；及緊急氫氣供給線，從所述流路選擇閥處分離與燃料電池連通，從而直接將氫氣供應到燃料電池。