[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202010217798.0
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111403774B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建兵;許峻峰;張松
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 劉振龍

本發(fā)明涉及一種氫燃料電池的氫氣輸送裝置及控制方法，包括進(jìn)氣腔、排氣腔、金屬鈀以及轉(zhuǎn)運組件，進(jìn)氣電磁閥及進(jìn)氣流量計，排氣電磁閥及排氣流量計，在排氣腔上設(shè)置真空泵以及加熱組件，在進(jìn)氣腔上設(shè)置降溫組件；進(jìn)氣流量計及排氣流量計將流量信號反饋至控制組件；控制組件控制進(jìn)氣電磁閥、排氣電磁閥、真空泵、加熱組件以及降溫組件；控制方法為，S1、進(jìn)氣腔降溫；S2、氫氣瓶供氣；S3、第一次轉(zhuǎn)移金屬鈀；S4、排氣腔抽真空；S5、加熱金屬鈀；S6、向電堆供氣；S7、第二次轉(zhuǎn)移金屬鈀。實現(xiàn)凈化氫氣，將氫氣中混雜的其他氣體排出，不會出現(xiàn)催化劑中毒，延長電池壽命；兩塊金屬鈀交替使用，可以無縫對接，保證凈化氫氣的連續(xù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫燃料電池的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種氫燃料電池的氫氣輸送裝置及控制方法。

背景技術(shù)

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。由于氫燃料電池根據(jù)其本身的特性，不會對環(huán)境造成污染，從而應(yīng)用越來越廣泛；但是由于市場上氫氣大部分來自燃油等有機物中提煉出來，氫氣中混有一氧化碳、硫、氨氣等雜質(zhì)，當(dāng)氫氣中混有一氧化碳、硫、氨氣時，會使電堆中催化劑中毒，影響氫燃料電池壽命。

鈀是銀白色過渡金屬，較軟，有良好的延展性和可塑性，能鍛造、壓延和拉絲，塊狀金屬鈀能吸收大量氫氣，常溫下，1體積海綿鈀可吸收900體積氫氣，1體積膠體鈀可吸收1200體積氫氣，而加熱到40～50℃，吸收的氫氣即大部釋出。由于金屬鈀的這種特性，可以解決氫燃料電池中燃料不純現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題 是提供一種可以對氫氣進(jìn)行提純并輸送至電堆內(nèi)的氫燃料電池的氫氣輸送裝置及控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)手段是：一種氫燃料電池的氫氣輸送裝置，設(shè)置于氫氣瓶與電堆之間的輸送管道上，包括連接于氫氣瓶的進(jìn)氣腔、連接于電堆的排氣腔、用于吸收及排放氫氣的金屬鈀以及用于將金屬鈀在進(jìn)氣腔與排氣腔之間來回運輸?shù)霓D(zhuǎn)運組件，與所述的進(jìn)氣腔連接的輸送管道上設(shè)置進(jìn)氣電磁閥及進(jìn)氣流量計，與所述的排氣腔連接的輸送管道上設(shè)置排氣電磁閥及排氣流量計，在所述的排氣腔上設(shè)置真空泵以及加熱組件，在所述的進(jìn)氣腔上設(shè)置降溫組件；所述的進(jìn)氣流量計及排氣流量計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(jìn)氣電磁閥、排氣電磁閥、真空泵、加熱組件以及降溫組件的開啟與關(guān)閉。

進(jìn)一步具體的，所述的進(jìn)氣腔與排氣腔由轉(zhuǎn)運組件以及設(shè)置于轉(zhuǎn)運組件外側(cè)的殼體組成，所述的殼體呈圓形且內(nèi)部為空腔，所述的轉(zhuǎn)運組件設(shè)置于空腔內(nèi)，所述的轉(zhuǎn)運組件包括設(shè)置于殼體圓心處的轉(zhuǎn)動軸、驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的電機、由轉(zhuǎn)動軸柱面向外伸出的擋板以及固定于擋板上且置于擋板與殼體之間的密封墊；所述的擋板至少兩個，所述的擋板將殼體的內(nèi)腔分為進(jìn)氣腔與排氣腔；在所述的進(jìn)氣腔與排氣腔內(nèi)均設(shè)置一金屬鈀。

進(jìn)一步具體的，所述的進(jìn)氣腔至少一個，所述的排氣腔至少一個。

進(jìn)一步具體的，所述的轉(zhuǎn)動軸柱面向外伸出固定部，所述的金屬鈀設(shè)置于固定部上，在每個所述的進(jìn)氣腔以及每個排氣腔內(nèi)均設(shè)置一固定部。

進(jìn)一步具體的，所述的加熱組件為設(shè)置于殼體內(nèi)腔壁上的加熱電阻絲，所述的降溫組件為設(shè)置于殼體內(nèi)腔壁上的降溫翅片。

進(jìn)一步具體的，所述的加熱組件為設(shè)置于固定部上的加熱電阻絲，在所述降溫組件為設(shè)置于固定部上的降溫翅片。

進(jìn)一步具體的，在所述的擋板的兩側(cè)均設(shè)置一層保溫層。

進(jìn)一步具體的，在所述的進(jìn)氣腔與排氣腔上均設(shè)置有壓力傳感器，所述的壓力傳感器將壓力信號傳遞至控制組件。

一種基于上述的氫氣輸送裝置的控制方法，該控制方法的步驟為，

S1、進(jìn)氣腔降溫，控制組件控制降溫組件對進(jìn)氣腔進(jìn)行降溫操作；