[發(fā)明專利]用于燃料電池系統(tǒng)的燃料供應(yīng)裝置和燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780083539.X
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN110462904B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奎林·梅德爾
• 申請（專利權(quán)）人: PM燃料電池股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04082;H01M8/0438;H01M8/04746
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 周曉娜;李亮印

一種用于燃料電池系統(tǒng)(1)的燃料供應(yīng)裝置(10)包括用于將燃料從燃料儲存容器(2)供應(yīng)到燃料電池組件(3)的燃料供應(yīng)管道(13)，所述燃料供應(yīng)管道(13)設(shè)置在燃料供給端口(11)和燃料供應(yīng)端口(12)之間，和連接燃料供應(yīng)管道(13)用于將未消耗的燃料(42)從燃料電池組件(3)返回到燃料供應(yīng)管道(13)中的燃料循環(huán)管道(14)。在燃料供應(yīng)管道(13)中的被動噴射噴嘴組件(15)配置為采用負(fù)流動壓力從燃料循環(huán)管道(14)吸取或吸入未消耗的燃料(42)并將其混合到燃料供應(yīng)管道(13)中。并聯(lián)于噴射噴嘴組件(15)并連接燃料供應(yīng)管道(13)的旁路管道(30)用于繞過燃料供應(yīng)管道(13)中的噴射噴嘴組件(15)。壓力監(jiān)測裝置(19)設(shè)置在燃料供給端口(11)和噴射噴嘴組件(15)之間的燃料供應(yīng)管道(13)中并被配置以監(jiān)測燃料供應(yīng)管道(13)中的壓力并在壓力下降到特定壓力值以下時(shí)輸出至少一個輸出信號(191,192)。啟動裝置(17,31)響應(yīng)輸出信號(191)來啟動旁路管道(30)以繞過噴射噴嘴組件(15)以向燃料電池組件(3)供應(yīng)燃料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于燃料電池系統(tǒng)的包括燃料供給端口和燃料供應(yīng)端口的燃料供應(yīng)裝置，該燃料供給端口連接用于儲存燃料的燃料儲存容器，該燃料供應(yīng)端口連接用于產(chǎn)生電能的燃料電池組件。

背景技術(shù)

燃料供應(yīng)管道用于將燃料從燃料儲存容器供應(yīng)到燃料電池組件并且被設(shè)置在燃料供給端口和燃料供應(yīng)端口之間。此外，提供連接燃料供應(yīng)管道以將未消耗的燃料從燃料電池組件返回到燃料供應(yīng)管道中的燃料循環(huán)管道。此外，提供一種被動噴射噴嘴組件，其設(shè)置在燃料供應(yīng)管道中并且配置為采用負(fù)流動壓力從燃料循環(huán)管道吸取或吸入未消耗的燃料并將其混合到燃料供應(yīng)管道中以供應(yīng)給燃料電池組件。

帶有這種裝置操作的燃料電池從燃料(特別是氫氣)和氧化劑(特別是氧氣)中產(chǎn)生電能。氧氣通常以空氣的形式供應(yīng)，氫氣從儲存器供應(yīng)或本地生成，例如從甲醇中生成。移動和固定燃料電池系統(tǒng)的常見變體是來自高壓罐的氫氣供應(yīng)。在高壓罐中，氫氣在高達(dá)80MPa(800bar)的壓力下儲存。一個或多個高壓罐可以形成罐模塊。在罐模塊的出口，通過減壓器的方式將壓力降低至歧管壓力水平。在該中壓范圍內(nèi)，壓力通常為約0.5-1.2MPa(5-12bar)。

燃料電池通常組合在一起形成一個或多個燃料電池堆，并且?guī)в性S多外圍部件，例如用于供應(yīng)新鮮操作氣體和冷卻水的管路，用于排放和/或再循環(huán)用過的操作氣體和冷卻水的管路，還帶有用于這些操作介質(zhì)的處理設(shè)備，傳感器，閥門，調(diào)節(jié)器等(沒有它們，燃料電池不可能完成操作)，構(gòu)成了燃料電池系統(tǒng)，其通常被組合在一個或多個燃料電池模塊中。供應(yīng)管路將罐模塊連接燃料電池模塊，也就是說燃料電池安裝在殼體和所需的外圍部件中。

這種裝置例如由DE 102 51 878 A1和DE 10 2006 037 799 A1是已知的。在燃料電池系統(tǒng)的燃料回路中，燃料泵能夠在能量消耗的可能的控制/調(diào)節(jié)操作中被節(jié)流，與此同時(shí)，在燃料電池的性能發(fā)生變化的時(shí)刻可以確保燃料的循環(huán)流速，該燃料回路包括通過供給燃料和氧化劑產(chǎn)生電能的燃料電池，包括用于向燃料電池供應(yīng)燃料的燃料供應(yīng)管道，包括用于使從燃料電池排出的未消耗的燃料流入燃料供應(yīng)管道以便再循環(huán)的燃料循環(huán)管道，包括吸取或吸入并噴射未消耗的燃料的燃料泵(氫氣泵)，以及包括噴射器(通常也稱為噴射噴嘴)，噴射器通過使用燃料流動時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓吸入或吸取未消耗的燃料，并且將其混入之后被送入燃料電池的燃料中。

為了確保燃料電池的穩(wěn)定操作，通常需要將氫氣側(cè)的流速保持在一定值(約3m/s)以上。這可以通過使用泵主動(使用驅(qū)動能量)，或者通過噴射噴嘴被動地實(shí)現(xiàn)。噴射噴嘴具有優(yōu)于泵的優(yōu)點(diǎn)，即它在不使用電能的情況下使燃料在燃料循環(huán)管道中循環(huán)，沒有易損件，并且?guī)缀鯖]有噪音排放。被動的噴射噴嘴利用驅(qū)動壓力和出口壓力之間的壓力不同在吸入側(cè)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，從而產(chǎn)生流動。