[實用新型]一種商用車燃料電池發動機供氣系統

有效

• 申請號: 201822076815.4
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN209029485U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 張甜甜;宋薇;劉國慶
• 申請（專利權）人: 中國重汽集團濟南動力有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04746;H01M8/04828
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 馬祥明

本實用新型公開了一種商用車燃料電池發動機供氣系統，包括內阻檢測器、控制器、燃料電池電堆、氫氣供給系統和空氣供給系統。本實用新型的商用車燃料電池發動機供氣系統實現了氫氣的循環利用，可對氫氣和空氣的供給流量和壓力進行精確控制，保證燃料電池能夠持續、穩定的發電。同時本實用新型可以對燃料電池電堆的內阻進行檢測并判斷質子交換膜濕度，通過調節尾排閥和增濕閥的開度，有效的對燃料電池內部進行水管理，提高了燃料電池效率和輸出性能。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池發動機技術領域，具體涉及一種商用車燃料電池發動機供氣系統。

背景技術

燃料電池發動機是燃料電池汽車的主要動力源，它是一種不燃燒燃料而直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變為電能的高效發電裝置。它的核心部件是由多個單電池串聯組成的燃料電池堆，還裝有氫氣供給系統、空氣供給系統、水熱管理系統和控制系統等。只有這些輔助系統匹配恰當和正常運轉，才能保證燃料電池發動機的正常運轉。氫氣供給系統和空氣供給系統為電堆發電提供足夠的氧化劑和還原劑，氫氧之間發生的電化學反應受到氣體流量和氣體壓力的影響，這兩個系統需要在電堆工作時能夠提供足夠的反應氣體流量和壓力以滿足其運行要求。

此外，燃料電池發電是水伴生的電化學反應，燃料電池內部反應生成的水以氣態和液態存在于燃料電池中，其狀態和含量與電池的性能直接相關。電堆運行時，質子交換膜需要保持一定的濕度，水含量太少會導致膜干化，燃料電池內阻增大；若反應生成的過量的水沒有及時排除，又會導致陰極水淹，降低反應效率，因此需要對燃料電池內部進行有效的水管理。燃料電池的內阻與質子交換膜的濕度之間存在著很大的關系，通過對電堆內阻的檢測可以對膜的濕度進行估計。

發明內容

為滿足燃料電池對持續穩定供氣的需求，解決電堆內部濕度過低或水淹的問題，本實用新型提供一種商用車燃料電池發動機供氣系統。

本實用新型的商用車燃料電池發動機供氣系統，包括內阻檢測器、控制器、燃料電池電堆、氫氣供給系統和空氣供給系統。

所述燃料電池電堆內部具有氫氣和空氣的流通通道以及氫氣和空氣的進口、出口。

所述氫氣供給系統包括儲氫設備、減壓閥、進氣電磁閥、比例電磁閥、氫氣壓力傳感器、氣水分離器、排水閥、氫循環泵和止回閥，所述儲氫設備管路連接減壓閥、減壓閥管路連接進氣電磁閥、進氣電磁閥管路連接比例電磁閥、比例電磁閥管路連接氫氣壓力傳感器、氫氣壓力傳感器管路連接到燃料電池電堆氫氣進口；所述氣水分離器具有進氣口、出氣口及出水口；所述燃料電池電堆氫氣出口管路連接氣水分離器進氣口、氣水分離器出氣口管路連接氫循環泵、氫循環泵管路連接止回閥；所述止回閥管路連接到比例電磁閥與氫氣壓力傳感器之間的管路上；所述氣水分離器出水口連接有排水閥；所述儲氫設備包括高壓儲氫瓶和一級減壓裝置。

所述空氣供給系統包括空氣過濾器、空氣流量計、空壓機、中冷器、加濕器、空氣溫度傳感器、空氣壓力傳感器、增濕閥、尾排閥和背壓閥；所述空氣過濾器依次管路連接空氣流量計、空壓機、中冷器、加濕器、空氣溫度傳感器、空氣壓力傳感器，所述空氣壓力傳感器另一端管路連接到燃料電池電堆空氣進口；所述加濕器具有濕空氣入口、尾氣出口；所述空氣排放管路一端與燃料電池電堆的空氣出口相連，另一端管路并聯有增濕閥和尾排閥，增濕閥的另一端與加濕器的濕空氣入口相連；所述加濕器的尾氣出口管路連接有背壓閥，所述尾排閥的另一端管路的連接于加濕器與背壓閥之間的管路上。

所述內阻檢測器與燃料電池電堆通過電氣連接。

所述控制器與內阻檢測器、氫氣供給系統中的進氣電磁閥、比例電磁閥、氫氣壓力傳感器、排水閥、氫循環泵、空氣供給系統中的空氣流量計、空壓機、空氣溫度傳感器、空氣壓力傳感器、增濕閥、尾排閥和背壓閥通過電氣連接。