[發明專利]一種氫氣循環泵組件及其應用的燃料電池

在審

• 申請號: 202010069673.8
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111156181A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 劉小青;鄧佳;趙勇富
• 申請（專利權）人: 中山大洋電機股份有限公司
• 主分類號: F04D25/06
• 分類號: F04D25/06;F04D29/58;F04D29/70;H01M8/04089
• 代理公司: 中山市漢通知識產權代理事務所(普通合伙) 44255
• 代理人: 古冠開

本發明公開了一種氫氣循環泵組件及其應用的燃料電池，氫氣循環泵組件包括氫氣循環泵，氫氣循環泵包括電機、風輪和泵殼，泵殼里面設置泵腔，風輪安裝在泵腔里面，電機驅動風輪轉動，泵殼上設有入氣口和出氣口，泵腔與入氣口和出氣口連通，入氣口連接一個加熱裝置，出氣口連接一個過濾裝置，回收氣體首先經過加熱裝置的處理然后進入氫氣循環泵，并從氫氣循環泵的出氣口到達過濾裝置，經過過濾裝置處理后排出，解決低溫狀態下氫氣循環系統中水結冰的技術問題，同時降低整個系統的額外功耗，提高整個系統的效率，節約能源，降低成本。在出氣口連接一個過濾裝置，避免冰顆粒未完全融化就輸出到燃料電池的電堆，安全性可靠性更好。

技術領域：

本發明涉及一種氫氣循環泵組件及其應用的燃料電池。

背景技術：

燃料電池是一種電化學反應裝置，以氫氣和空氣中的氧氣分別作為陽極和陰極的反應氣體，經過催化反應產生電能，并且生成無任何污染的水。燃料電池具有清潔高效、無污染、能量效率高、可靠性高等特點，在備用電源、中小型發電站、基站電源、新能源汽車等領域，具有廣闊的應用前景。尤其在新能源汽車方面，燃料電池作為動力的電動汽車是全球各國重點發展的對象，也是將來替代燃油汽車動力來源的最終解決方案之一。

隨著經濟的發展和技術的進步，燃料電池作為車用動力系統的電動汽車將逐漸的普及，陸續進入我們的生活當中。燃料電池內部最佳的運行溫度是在70-80℃，但是在我們生活的環境中溫度并不是一成不變的，從地里位置上看南北溫差巨大，從季節變化上來冬夏溫差巨大，溫度變化可從-50℃到+50℃。燃料電池系統正是利用氫氣和氧氣的電化學反應生成無污染的水，這是它的優點，但從另一個角度來看也是它的一個缺點，水會在0℃以下環境中迅速結成冰。這給在低溫環境下運行的燃料電池系統帶來很大的挑戰。如何解決燃料電池中低溫正常啟動及運行，是亟待解決的問題。而作為燃料電池系統重要組成部分的氫氣循環系統，在運行當中也會有部分水產生的。低溫狀態下，如何保證氫氣循環系統中的水不結冰，并能夠迅速的排出，也是亟待解決的問題之一。

燃料電池氫氣循環系統主要包括氫氣罐、減壓閥、比例閥、氫氣循環泵、電堆、壓力傳感器等部件構成。目前市面上大部分解決氫氣循環系統在低溫狀態下，所產生的水不結冰的方法是給氫氣循環泵加熱。此方法雖然能起到一定的效果，但是因氫氣循環泵體積較大，對氫氣循環泵加熱需耗費巨大的額外能源。

另外，美國能源部在2010年針對燃料電池零下氣溫環境的啟動過程提出了具體的技術指標：在-20℃溫度條件下，燃料電池在啟動后30s內達到額定功率的90％。低溫啟動快速啟動，也就必須對氫氣循環系統進行快速加熱，此時需要整車電池包供電對氫氣循環泵進行加熱，而在低溫狀態下，整車電池包的性能會大大降低，此時需對氫氣循環泵加熱，將大大增加整車電池系統的負擔。再有，大部分氫氣循環泵外表面都是設計成不規則形狀，很難在其表面布置大面積的加熱片。

發明內容：

本發明的目的是提供一種氫氣循環泵及其應用的燃料電池，解決現有技術中低溫狀態下氫氣循環系統中水結冰的技術問題，同時降低整個系統的額外功耗，提高整個系統的效率，節約能源，降低成本。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的：

一種氫氣循環泵組件，包括氫氣循環泵，氫氣循環泵包括電機、風輪和泵殼，泵殼里面設置泵腔，風輪安裝在泵腔里面，電機驅動風輪轉動，泵殼上設有入氣口和出氣口，泵腔與入氣口和出氣口連通，其特征在于：入氣口連接一個加熱裝置，出氣口連接一個過濾裝置，回收氣體首先經過加熱裝置的處理然后進入氫氣循環泵，并從氫氣循環泵的出氣口到達過濾裝置，經過過濾裝置處理后排出。

上述所述加熱裝置是當回收氣體的溫度低于某個設定值T1時啟動，當回收氣體的溫度高于某個設定值T2時，加熱裝置關停。

上述所述加熱裝置包括電發熱元件和殼體，殼體安裝在泵殼的入氣口處，電發熱元件安裝在殼體的底部，殼體內設有一空腔，進氣口和排水口設置在殼體上，空腔與進氣口和排水口連通，空腔的腔口與泵殼的進氣口是連通的。