[實用新型]一種車載燃料電池多模塊并聯氫氣循環系統

有效

• 申請號: 201820873113.6
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN208478474U
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 馬天才;陳爔;林維康;魏學哲;楊彥博
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/04313;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04664;H01M8/0444;H01M8/04694;H01M8/04746
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本實用新型涉及一種車載燃料電池多模塊并聯氫氣循環系統，包括依次串聯連接的儲氫單元、減壓組件、第一電磁閥、第一氣水分離器，第一氣水分離器的排氣端連接燃料電池電堆單元的氫氣入口，第一氣水分離器的排水端連接排水閥，燃料電池電堆單元由多個燃料電池電堆并聯組成，燃料電池電堆的氫氣出口依次連接第二電磁閥和第二氣水分離器，第二氣水分離器的排氣端連接氫氣循環泵，氫氣循環泵的出口連接第一氣水分離器的入口，第二氣水分離器的排水端連接排水閥。本實用新型的多模塊并聯的氫氣循環系統，通過控制電磁閥，可實現有效的氫氣循環，提高氫氣利用率，同時本循環系統可增強氫氣回路排水，使質子交換膜的含水量得以有效控制。

技術領域

本實用新型涉及車載燃料電池領域，具體涉及一種車載燃料電池多模塊并聯氫氣循環系統。

背景技術

燃料電池是一種高效、環境友好電化學反應裝置，能夠直接將化學能轉換為電能。燃料電池可以分為質子交換膜燃料電池，堿性燃料電池，磷酸型燃料電池，熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。質子交換膜燃料電池因其效率高、工作溫度低，電流密度大，響應速度快，性能穩定，且反應生成物不存在腐蝕性，成為車輛交通和備用電源等領域的首選燃料電池技術。

中國專利CN206574799U公開了一種車載燃料電池氫氣管理系統，包括氫氣控制單元以及分別與所述的氫氣控制單元連接的氫瓶電磁閥、氫瓶壓力傳感器、溫度傳感器和氫氣濃度傳感器，所述的氫瓶電磁閥、氫瓶壓力傳感器和溫度傳感器分別與車載的高壓氫氣瓶連接，所述的氫氣濃度傳感器的探頭設置在高壓氫氣瓶上方環境中，所述的氫氣控制單元通過CAN與車載燃料電池控制器通信連接，該專利實現車載儲氫系統加氫控制、供氫控制以及安全監測等功能，減少系統間線纜連接，降低信號傳輸過程中丟失和易受干擾的風險。

目前多模塊并聯的氫氣循環系統技術多采用各個回路統一循環，對所需配置的氫氣循環泵的功率要求高，并且對氫氣回路中水的排出控制不足，然而質子交換膜燃料電池內質子交換膜的含水量直接影響到質子交換膜燃料電池的工作性能，因此控制質子交換膜的水含量，提高系統的運行效率，提高燃料電池的經濟性，設計合適的氫氣循環系統是一種有效的方法。

實用新型內容

本實用新型就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提出的一種車載燃料電池多模塊并聯氫氣循環系統，不僅可以控制膜的含水量，而且可以提高氫氣利用效率，加強燃料電池系統氫氣回路的水管理，提高了氫氣利用效率，并降低氫氣循環泵功耗。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種車載燃料電池多模塊并聯氫氣循環系統，包括依次經管路串聯連接的儲氫單元、減壓組件、第一電磁閥、第一氣水分離器，所述第一氣水分離器的排氣端連接燃料電池電堆單元的氫氣入口，所述第一氣水分離器的排水端連接排水閥，所述燃料電池電堆單元由多個燃料電池電堆并聯組成，所述燃料電池電堆的氫氣出口依次連接第二電磁閥和第二氣水分離器，所述第二氣水分離器的排氣端連接氫氣循環泵，所述氫氣循環泵的出口連接至第一電磁閥與第一氣水分離器之間的管路，所述第二氣水分離器的排水端連接排水閥。

進一步地，所述減壓組件包括高壓減壓閥和中壓減壓閥，所述高壓減壓閥的出口管路上設置氫氣中壓傳感器，所述中壓減壓閥的出口管路上設置氫氣低壓傳感器。

進一步地，所述儲氫單元為高壓氫氣罐。

進一步地，所述高壓氫氣罐的儲氫壓力為30-35MPa。

進一步地，所述高壓減壓閥將氫氣壓力減壓至8-9bar，所述中壓減壓閥將氫氣壓力減壓至1-2bar。

進一步地，所述排水閥為電磁控制排水閥，所述排水閥、第一電磁閥、第二電磁閥、以及氫氣循環泵均連接車載控制單元。

該車載燃料電池多模塊并聯氫氣循環系統的控制方法為：