[發(fā)明專利]一種供氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機及車輛

在審

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• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112421072A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬立;劉陽;閆峰;包寧;侯福建;吳芳敏;張正興
• 申請（專利權(quán)）人: 一汽解放汽車有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04746;B60L50/70;B60L58/30
• 代理公司: 北京遠智匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659
• 代理人: 林波

本發(fā)明公開了一種供氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機及車輛，涉及燃料電池車技術(shù)領(lǐng)域。該供氫系統(tǒng)包括：氫氣供給管路，其上設(shè)置有氫氣加熱器和噴射引射器，氫氣加熱器的進氣口被配置為與氫氣供給源連通，氫氣加熱器的出氣口與噴射引射器的入口連通，噴射引射器的出口被配置為與電堆的陽極入口連通；氫氣循環(huán)管路，其進口端和出口端被配置為分別與電堆的陽極出口和噴射引射器的入口連通；排氣閥，排氣閥的一端與氫氣循環(huán)管路連通，排氣閥的另一端與供氫系統(tǒng)的外部連通。通過該供氫系統(tǒng)為電堆供應(yīng)氫氣時，可滿足燃料電池發(fā)動機在全工況下的工作需求，功耗小，且在長期使用過程中可以保證氫氣供應(yīng)質(zhì)量，保證電堆的反應(yīng)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種供氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機及車輛。

背景技術(shù)

作為新能源車輛，燃料電池車因具有高效率和零排放的特點，有著廣闊的發(fā)展前景。燃料電池發(fā)動機方案設(shè)計是燃料電池車的核心技術(shù)，決定了燃料電池車的性能和壽命。燃料電池發(fā)動機主要包括電堆、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)和水熱管理系統(tǒng)等。其中，供氫系統(tǒng)主要包括氫氣供給管路和氫氣循環(huán)管路。具體地，氫氣供給管路與電堆連接，以將氫供給源中的高純度氫氣連續(xù)提供給電堆，保證電堆中電化學(xué)反應(yīng)的正常進行。氫氣循環(huán)管路則同時連接電堆的出口和氫氣供給管路，通過氫氣循環(huán)管路可以將電堆中未利用的氫氣循環(huán)至氫氣供給管路中，實現(xiàn)氫氣的更充分利用，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

目前，為實現(xiàn)氫氣的循環(huán)供給，一些供氫系統(tǒng)中，在氫氣循環(huán)管路上設(shè)置有氫循環(huán)泵，通過氫循環(huán)泵將氫氣循環(huán)管路中的氫氣送入氫氣供給管路中。另一些供氫系統(tǒng)中，在氫氣供給管路上設(shè)置有引射器，引射器入口同時與氫氣循環(huán)管路連接，通過引射器可以將氫氣循環(huán)管路中的氫氣引入氫氣供給管路中。

然而，以上設(shè)置存在以下問題：(1)當(dāng)使用氫循環(huán)泵時，會產(chǎn)生額外的能耗，且噪音和振動較大；(2)當(dāng)使用引射器時，雖然其可避免氫循環(huán)泵帶來的問題，但氫氣供應(yīng)流量等參數(shù)無法調(diào)節(jié)，不能滿足燃料電池發(fā)動機在全工況下的工作需求；(3)無論使用氫循環(huán)泵還是引射器，在氫氣循環(huán)過程中，電堆產(chǎn)生的氮氣等雜質(zhì)都會混入氫氣循環(huán)管路，之后這些混有雜質(zhì)的氫氣再進入電堆中，長時間使用會造成電堆的反應(yīng)效率降低。

基于此，亟需一種供氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機及車輛，用以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種供氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機及車輛，在為電堆供應(yīng)氫氣時，可滿足燃料電池發(fā)動機在全工況下的工作需求，功耗小，且在長期使用過程中可以保證氫氣供應(yīng)質(zhì)量，保證電堆的反應(yīng)效率。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種供氫系統(tǒng)，用于為燃料電池發(fā)動機中的電堆供應(yīng)氫氣，所述供氫系統(tǒng)包括：

氫氣供給管路，所述氫氣供給管路上設(shè)置有氫氣加熱器和噴射引射器，所述氫氣加熱器的進氣口被配置為與氫氣供給源連通，所述氫氣加熱器的出氣口與所述噴射引射器的入口連通，所述噴射引射器的出口被配置為與所述電堆的陽極入口連通；

氫氣循環(huán)管路，所述氫氣循環(huán)管路的進口端被配置為與所述電堆的陽極出口連通，所述氫氣循環(huán)管路的出口端被配置為與所述噴射引射器的入口連通；

排氣閥，所述排氣閥的一端與所述氫氣循環(huán)管路連通，所述排氣閥的另一端與所述供氫系統(tǒng)的外部連通。

可選地，位于所述氫氣加熱器和所述噴射引射器之間的所述氫氣供給管路上設(shè)置有供氫截止閥。

可選地，所述噴射引射器包括一體化設(shè)置的噴射器和引射器，所述噴射器的入口分別與所述氫氣加熱器的出氣口和所述氫氣循環(huán)管路的出口端連通，所述噴射器的出口與所述引射器的出口連通，所述引射器的出口被配置為與所述電堆的陽極入口連通。

可選地，所述噴射引射器的出口與所述電堆的陽極入口之間的所述氫氣供給管路連接有安全泄放閥。