[實(shí)用新型]一種高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420394895.7
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN204029931U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧榮鑫;楊鳳銀;張超;靳宏建;管俊生
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及一種燃料電池電源系統(tǒng)，尤其涉及一種高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】

為保護(hù)環(huán)境，減少大氣污染，解決當(dāng)前的全球能源危機(jī)，科學(xué)家們正在尋找一種新型的能源技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃料。以氫氣和氧氣為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(proton?exchange?membrane?fuel?cell，英文簡稱PEMFC)具有工作溫度低、啟動快、此功率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因此受到了越來越多的關(guān)注。目前，PEMFC在交通、通訊等領(lǐng)域均有一定的應(yīng)用。PEMFC以氫氣與氧氣為反應(yīng)物，氫氣在催化劑的作用下解離成氫離子，即質(zhì)子，并釋放出電子。氫離子穿過電解質(zhì)膜到達(dá)陰極，實(shí)現(xiàn)質(zhì)子導(dǎo)電。電子則通過外電路到達(dá)陰極，而陰極的氧氣與氫離子和電子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成水，整個(gè)過程的產(chǎn)物有水、電能和熱能。其反應(yīng)過程如下列方程式表示：

陽極(負(fù)極)：H₂→2H⁺+2e

陰極(正極)：1/2O₂+2H⁺+2e→H₂O

電池反應(yīng)：H₂+1/2O₂→H₂O

燃料的壓力不僅影響化學(xué)反應(yīng)中的吉布斯自由能，進(jìn)而直接影響到燃料電池的效率極限，還和氣體擴(kuò)散以及燃料電池內(nèi)部排水有關(guān)，而且燃料壓力的波動會使質(zhì)子交換膜受損，因此在電堆的運(yùn)行過程中燃料的壓力應(yīng)當(dāng)控制在一個(gè)固定的值。同時(shí)，在不同負(fù)載電流下燃料的消耗量不同，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際的負(fù)載的需求合理調(diào)整燃料的流量，以使得燃料的利用率最大。因此，為提高燃料電池電堆發(fā)電功率、發(fā)電效率及使用壽命，燃料電池系統(tǒng)應(yīng)對燃料的流量及壓力進(jìn)行精確而穩(wěn)定的控制。與此同時(shí)，在低電流密度下電堆產(chǎn)生的水分較少，質(zhì)子交換膜的濕度難以得到保證，影響了質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率，進(jìn)而降低了電堆的工作性能和質(zhì)子交換膜的壽命，所以燃料在進(jìn)入電堆前應(yīng)具有一定的濕度。

因此，有必要提供一種高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種燃料利用率高、壽命長的高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)。

本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)，其包括燃料電堆模塊和與所述燃料電堆模塊連接的氫氣回路、空氣回路、電堆冷卻回路及負(fù)載，所述氫氣回路上設(shè)有氫氣背壓控制閥及氫氣增濕器，所述氫氣背壓控制閥與所述氫氣增濕器連接，所述空氣回路上設(shè)有空氣背壓控制閥及空氣增濕器，所述空氣背壓控制閥與所述空氣增濕器連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相此，本實(shí)用新型高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)的有益效果在于：本實(shí)用新型高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)通過背壓處理，能夠根據(jù)實(shí)際負(fù)載需求對系統(tǒng)燃料供給流量進(jìn)行控制，通過對氫氣回路和空氣回路的增濕保證了質(zhì)子交換膜在低電流密度下有足夠的濕度。

【附圖說明】

圖1為本實(shí)用新型高效的燃料流量及壓力可控的燃料電池電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中氫氣回路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中空氣回路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中電堆冷卻回路的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中各部件的標(biāo)記如下：1、燃料電堆模塊，2、氫氣回路，3、空氣回路，4、電堆冷卻回路，5、負(fù)載，6、氫氣氣源，7、氫氣減壓閥，8、氫氣過濾器，9、氫氣流量控制閥，10、氫氣增濕器，11、氫進(jìn)電磁閥，12、氫排電磁閥，13、氫氣背壓控制閥，14、氫氣泄壓電磁閥，15、氫氣氣液分離器，16、排水電磁閥，17、氫氣循環(huán)泵，18、單向閥，19、氧氣氣源，20、空氣過濾器，21、空氣增濕器，22、空進(jìn)電磁閥，23、空排電磁閥，24、空氣背壓控制閥，25、空氣泄壓電磁閥，26、水箱，27、第一電磁閥，28、第二電磁閥，29、去離子水處理裝置，30、第三電磁閥，31、水泵，32、液體流量計(jì)，33、散熱裝置，34、水質(zhì)監(jiān)測儀，201、第一管道，202、第二管道，203、第三管道，204、第四管道，305、第五管道，306、第六管道，307、第七管道，308、第八管道，409、第九管道，410、第十管道。

【具體實(shí)施方式】