[實用新型]一種改進的燃料電池管路裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820173353.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN207909980U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋大鳳;雷宗坤;曾小華;張峻愷;王愷;崔皓勇;黃海瑞;劉持林;紀(jì)人桓;王振偉
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/04014
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉馳宇

本實用新型公開了一種改進的燃料電池管路裝置，包括一個由陽極氣室、膜電極陽極、電解質(zhì)、膜電極陰極以及陰極氣室組成的燃料電池；還包括集成部分吹掃氣路的輸入端陰極氣路系統(tǒng)，由水分調(diào)節(jié)器、熱交換器、壓縮機和陰極氣體入口通過管路連接組成；還包括集成部分吹掃氣路的輸出端陰極氣路系統(tǒng)，由氣水分離器和尾氣出口通過管路連接構(gòu)成；還包括吹掃氣體入口，吹掃氣路入口和吹掃氣體止回閥形成吹掃氣路的獨立部分，陽極氣室吹掃氣路出口通過管路a連接至壓縮機與陰極入口截止閥出口之間的管路上，管路a為吹掃氣路獨立部分過渡段；本實用新型使得燃料電池具有較小安裝空間需求與更低的氣體處理附件能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于燃料電池裝置領(lǐng)域，涉及一種改進的燃料電池管路裝置。

背景技術(shù)

燃料電池作為一種清潔、高效的能量源，在近年來受到人們的廣泛關(guān)注。其中應(yīng)用最廣泛的是質(zhì)子交換膜燃料電池簡稱PEMFC，PEMFC使用氫氣作為陽極燃料,使用空氣作為陰極燃料。

當(dāng)燃料電池工作時由于氫氣的利用率并非100％，其余部分則以純氫氣或氫氣與水蒸氣等的混合氣等形式作為尾氣排放掉。其中一部分混合氣會隨著空氣流出電堆，另一部分混合氣會通過膜電極擴散到陰極，會導(dǎo)致液態(tài)水在催化層和氣體擴散層積累，引起電極局部被水淹，影響燃料電池性能。

當(dāng)燃料電池關(guān)機的時候，燃料電池陽極氣室積存氫氣，陰極氣室積存空氣，由于擴散作用，會出現(xiàn)陽極氣體擴散進入陰極氣室，陰極氣體擴散進入陽極氣室，這樣，在燃料電池內(nèi)，出現(xiàn)了氫氣與氧氣的混合，這種混合帶來的負(fù)面效應(yīng)主要由兩方面，一方面在于在膜電極催化器表面發(fā)生氧化反應(yīng)腐蝕電極，另一方面在于氫氣為易燃易爆氣體，氫氣與氧氣混合是威脅燃料電池安全的重要因素。

基于上述原因，燃料電池需要用氮氣或者空氣等惰性氣體或空氣對燃料電池內(nèi)部進行吹掃處理以便及時除去氣室內(nèi)的氫氣，防止造成安全隱患以及腐蝕電極等負(fù)面影響。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對氣室內(nèi)剩余氣體的吹掃，往往需要增加一套管路系統(tǒng)及其附件，公開號為CN101150199，發(fā)明名稱為“保護燃料電池汽車發(fā)動機的自生成氮氣吹掃系統(tǒng)”，該發(fā)明提出一種在線制備氮氣的自生成氮氣吹掃系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池的吹掃；公開號為CN205600704U，發(fā)明名稱為“燃料電池排氫系統(tǒng)”，該發(fā)明引入一個氫氣循環(huán)泵，被設(shè)置在燃料電池的燃料電池堆陽極的尾氣出口與燃料電池堆陽極的氫氣入口之間，可以將燃料電池堆陽極尾氣泵入至燃料電池堆陽極的氫氣入口，單向閥可以將氫氣循環(huán)泵和燃料電池堆陽極的氫氣入口之間的氣路導(dǎo)向至燃料電池堆陽極的氫氣入口，可以有效避免脈沖排氫時出現(xiàn)的氫氣回流問題。在燃料電池吹掃氣路的問題上，上述專利均配置了用于吹掃氣體的管路，為實現(xiàn)相應(yīng)的功能如制備吹掃氣體和處理吹掃氣體，還需要在增加的吹掃氣體的管路中設(shè)置各種附件，增加的吹掃氣路和這些附件會讓燃料電池的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，會增加安裝空間。公開號為CN103268949A，發(fā)明名稱為“一種燃料電池消氫裝置”，該發(fā)明通過在擴散漏斗的小端與尾排氫氣進口管相連，擴散漏斗壁上均勻布置有擴散孔，以及催化室內(nèi)設(shè)多孔催化器和冷卻噴頭的措施，可以有效降低氫氣濃度，且實現(xiàn)了較好的散熱，降低了發(fā)生燃燒、爆炸等安全隱患的可能性。

雖然上述專利均實現(xiàn)了對氫氣的吹掃，或者降低了燃料電池裝置內(nèi)的氫氣濃度，但是不可避免的是，均增加一套復(fù)雜的吹掃管路系統(tǒng)以及增加了一系列的氣體處理附件，這些氣路和附件一方面對增加安裝空間，另一方面，增加的氣體處理附件會增加能耗。當(dāng)燃料電池用于汽車，尤其是在沒有足夠的安裝空間的情況下，這種為吹掃氣體單獨設(shè)置一套氣路系統(tǒng)的方法往往具有一定的局限性。因此需要開發(fā)一種具有較小空間需求與較少的氣體與氣體處理附件消耗的吹掃氣路裝置來滿足燃料電池在汽車上的更廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種改進的燃料電池管路裝置，具有較小安裝空間需求與降低氣體處理附件能耗的吹掃氣路裝置來滿足燃料電池在汽車上的更廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：