[發明專利]一種氫燃料電池的氫氣輸送裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202010217798.0
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111403774B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 陳建兵;許峻峰;張松
• 申請（專利權）人: 中鐵軌道交通裝備有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0662
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 劉振龍

1.一種氫燃料電池的氫氣輸送裝置，設置于氫氣瓶與電堆之間的輸送管道(1)上，其特征在于，包括連接于氫氣瓶的進氣腔(2)、連接于電堆的排氣腔(3)、用于吸收及排放氫氣的金屬鈀(4)以及用于將金屬鈀(4)在進氣腔(2)與排氣腔(3)之間來回運輸的轉運組件，與所述的進氣腔(2)連接的輸送管道(1)上設置進氣電磁閥(5)及進氣流量計(6)，與所述的排氣腔(3)連接的輸送管道(1)上設置排氣電磁閥(7)及排氣流量計(8)，在所述的排氣腔(3)上設置真空泵(9)以及加熱組件(10)，在所述的進氣腔(2)上設置降溫組件(11)；所述的進氣流量計(6)及排氣流量計(8)將檢測的流量信號反饋至控制組件；所述的控制組件控制進氣電磁閥(5)、排氣電磁閥(7)、真空泵(9)、加熱組件(10)以及降溫組件(11)的開啟與關閉。

2.根據權利要求1所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，所述的進氣腔(2)與排氣腔(3)由轉運組件以及設置于轉運組件外側的殼體(12)組成，所述的殼體(12)呈圓形且內部為空腔，所述的轉運組件設置于空腔內，所述的轉運組件包括設置于殼體(12)圓心處的轉動軸(13)、驅動轉動軸(13)轉動的電機、由轉動軸(13)柱面向外伸出的擋板(14)以及固定于擋板(14)上且置于擋板(14)與殼體(12)之間的密封墊(15)；所述的擋板(14)至少兩個，所述的擋板(14)將殼體(12)的內腔分為進氣腔(2)與排氣腔(3)；在所述的進氣腔(2)與排氣腔(3)內均設置一金屬鈀(4)。

3.根據權利要求1所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，所述的進氣腔(2)至少一個，所述的排氣腔(3)至少一個。

4.根據權利要求2所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，所述的轉動軸(13)柱面向外伸出固定部(16)，所述的金屬鈀(4)設置于固定部(16)上，在每個所述的進氣腔(2)以及每個排氣腔(3)內均設置一固定部(16)。

5.根據權利要求2所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，所述的加熱組件(10)為設置于殼體(12)內腔壁上的加熱電阻絲，所述的降溫組件(11)為設置于殼體(12)內腔壁上的降溫翅片。

6.根據權利要求4所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，所述的加熱組件(10)為設置于固定部(16)上的加熱電阻絲，在所述降溫組件(11)為設置于固定部(16)上的降溫翅片。

7.根據權利要求2所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，在所述的擋板(14)的兩側均設置一層保溫層。

8.根據權利要求1所述的氫燃料電池的氫氣輸送裝置，其特征在于，在所述的進氣腔(2)與排氣腔(3)上均設置有壓力傳感器(17)，所述的壓力傳感器(17)將壓力信號傳遞至控制組件。

9.一種基于權利要求1所述的氫氣輸送裝置的控制方法，其特征在于，該控制方法的步驟為，

S1、進氣腔(2)降溫，控制組件控制降溫組件(11)對進氣腔(2)進行降溫操作；

S2、氫氣瓶供氣，通過控制組件打開進氣電磁閥(5)，氫氣進入進氣腔(2)內，此時設置于進氣腔(2)內的金屬鈀(4)吸收氫氣，待金屬鈀(4)完全吸收氫氣后，關閉進氣電磁閥(5)；

S3、第一次轉移金屬鈀(4)，通過轉運組件將含有氫氣的金屬鈀(4)運輸至排氣腔(3)內；

S4、排氣腔(3)抽真空，控制組件控制真空泵(9)對排氣腔(3)抽取真空，直至排氣腔(3)內不存在雜質氣體；

S5、加熱金屬鈀(4)，通過加熱組件(10)對金屬鈀(4)所處的環境進行加熱，使得氫氣從金屬鈀(4)內排出，溫度控制在40-45℃；

S6、向電堆供氣，打開排氣電磁閥(7)使得氫氣順利進入電堆反應；

S7、第二次轉移金屬鈀(4)，待金屬鈀(4)釋放氫氣完成后，通過轉運組件將金屬鈀(4)運輸至進氣腔(2)，此時回到步驟S1進行下一輪的吸收氫氣操作。

10.根據權利要求9所述的氫氣輸送裝置的控制方法，其特征在于，所述的金屬鈀(4)至少有兩塊，至少有一塊吸收氫氣的同時至少有一塊釋放氫氣。