[發明專利]一種燃料電池的燃料氣系統及車輛

有效

• 申請號: 201711022731.6
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN109728326B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張龍海
• 申請（專利權）人: 鄭州宇通客車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04082;B60K1/04
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳曉輝

本發明涉及一種燃料電池的燃料氣系統及車輛，燃料電池的燃料氣系統包括至少兩個串聯的燃料電池電堆，所述各燃料電池電堆之間設有并聯的燃料氣傳送線路，所述并聯的燃料氣傳送線路上均設有燃料氣開關，其中一個設有燃料氣開關的燃料氣傳送線路上設有堆間分水器，所述燃料氣系統還包括檢測燃料電池電堆的水含量的檢測裝置和與檢測裝置信號連接以控制燃料氣開關啟閉的控制裝置。通過在各燃料電池電堆之間設置并聯的燃料氣傳送線路，并通過檢測裝置檢測電堆的水含量以使控制裝置實時控制燃料氣開關的啟閉，以調節電池電堆的水含量，防止電池電堆內部出現水淹或膜干現象，避免了分水器常開的情況，延長了燃料電池壽命，提高了工作效率。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池的燃料氣系統及車輛。

背景技術

質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將儲存在燃料中的化學能通過氧化劑轉化為電能的發電裝置，其具有比能量和比功率高、無電解液流失、室溫可快速啟動以及環境友好等優點，因此，質子交換膜燃料電池被應用于電動汽車上。

PEMFC的工作溫度低于100℃，其反應生成的水以液態的形式存在于電池的陽極和陰極，但如果大量的液態水在電堆的單電池之間停留，會導致擴散層內反應氣的傳質速度降低，降低電池性能。現有技術中一般采用適宜的流場，依靠反應氣吹掃出電池化學反應生成的水，如采用過量的氫氣通過電堆，通過氫氣帶出電池化學反應生成的水，這種方法一定程度上解決了液態水的問題，但如果需要大功率、大電量的電堆，就需要較多的單電池節數，單電池節數增多使電堆中水的積累較多，導致氫氣吹掃液態水時阻力增大，通過氫氣將電池內部的水帶出將變的很困難，仍然會出現水淹現象。針對這種情況，申請公開號為CN1909276A、申請公開日為2007.02.07的中國發明專利公開了一種質子交換膜燃料電池電極陽極水的管理方法，該電極陽極水的管理方法中的燃料電池由兩個以上的燃料電池堆組成，燃料電池堆之間采用堆間串聯的方式，且在電池堆之間設有分水器，解決了陽極增濕和水淹的問題。但該管理方法不能檢測電堆中的具體情況，不能實時了解電堆中的水狀態，如果電堆中反應生成的水正常或較少，仍然通過分水器除水，就會出現膜干現象，從而影響燃料電池的正常使用，對電堆造成損害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃料電池的燃料氣系統，以解決現有技術中不能在線檢測電堆中的具體情況容易出現膜干現象的問題；本發明的目的在于提供一種使用該燃料電池的燃料氣系統的車輛。

為實現上述目的，本發明燃料電池的燃料氣系統的第一種技術方案是：燃料電池的燃料氣系統包括至少兩個串聯的燃料電池電堆，所述各燃料電池電堆之間設有并聯的燃料氣傳送線路，所述并聯的燃料氣傳送線路上均設有燃料氣開關，其中一個設有燃料氣開關的燃料氣傳送線路上設有堆間分水器，所述燃料氣系統還包括檢測燃料電池電堆的水含量的檢測裝置和與檢測裝置信號連接以控制燃料氣開關啟閉的控制裝置。

本發明燃料電池的燃料氣系統的第二種技術方案是：在本發明燃料電池的燃料氣系統的第一種技術方案的基礎上，所述并聯的燃料氣傳送線路的數量為兩個。并聯線路為兩個，結構簡單更容易控制。

本發明燃料電池的燃料氣系統的第三種技術方案是：在本發明燃料電池的燃料氣系統的第二種技術方案的基礎上，兩個并聯的燃料氣傳送線路上的燃料氣開關分別為常閉電磁閥和常開電磁閥，所述堆間分水器設置在常閉電磁閥的并聯線路上。電磁閥反應較快，能夠快速打開和關閉燃料氣線路，為實時檢測提供保障。

本發明燃料電池的燃料氣系統的第四種技術方案是：在本發明燃料電池的燃料氣系統的第一種或第二種或第三種技術方案的基礎上，所述燃料氣系統還包括燃料氣噴射器，位于燃料氣傳送方向末端的燃料電池電堆與燃料氣噴射器連通構成了循環系統，末端的燃料電池電堆與燃料氣噴射器之間設有末端分水器。循環線路能夠使燃料氣循環利用，降低了成本，也減少了對大氣的污染。