[發明專利]一種應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統

有效

• 申請號: 202011619782.9
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112820902B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 涂正凱;范麗欣;常華偉;龔騁原
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04082;H01M8/2465
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 石夢雅;李智

1.一種應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，該系統包括燃料電池堆(24)、供氣轉置和緩沖裝置，其中：

所述燃料電池堆(24)作為氫氧燃料電池的反應場所；

所述供氣裝置包括氫氣供氣單元和氧氣供氣單元，所述氫氣供氣單元與所述燃料電池堆(24)的陽極氣體入口連接，所述氧氣供氣單元與所述燃料電池堆(24)的陰極氣體入口連接，分別用于為所述燃料電池堆(24)提供氫氣和氧氣；

所述緩沖裝置包括氫氣緩沖單元和氧氣緩沖單元，所述氫氣緩沖單元包括氫氣緩沖罐(16)和第一電磁閥(8)，所述氫氣緩沖罐(16)一端與所述燃料電池堆(24)的陽極氣體出口連接，其另一端通過所述第一電磁閥(8)與所述燃料電池堆(24)的陽極氣體入口連接；所述氧氣緩沖單元包括氧氣緩沖罐(27)和第二電磁閥(23)，所述氧氣緩沖罐(27)一端與所述燃料電池堆(24)的陰極氣體出口連接，其另一端通過所述第二電磁閥(23)與所述燃料電池堆的陰極氣體入口連接；工作時利用所述第一電磁閥(8)和第二電磁閥(23)的開閉控制所述氫氣緩沖罐(16)和氧氣緩沖罐(27)進行儲氣或供氣，以形成壓差將所述燃料電池堆(24)中的水帶出；

所述氫氣供氣單元包括沿氣體流動方向依次連接的氫氣供氣氣瓶(1)、第四電磁閥(7)和第一緊急排氣閥(17)，工作時利用所述第四電磁閥(7)控制所述氫氣供氣單元的通斷，并利用所述第一緊急排氣閥(17)將陽極中的氣體排空；所述氧氣供氣單元包括沿氣體流動方向依次連接的氧氣供氣氣瓶(18)、第五電磁閥(21)和第二緊急排氣閥(29)，工作時利用所述第五電磁閥(21)控制所述氧氣供氣單元的通斷，并利用所述第二緊急排氣閥(29)將陰極中的氣體排空,第一電磁閥(8)、第二電磁閥(23)和第三電磁閥(4)采用常閉式電磁閥，所述第四電磁閥(7)和第五電磁閥(21)采用常開式電磁閥。

2.如權利要求1所述的應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，所述零氣體排放系統還包括吹掃裝置，所述吹掃裝置包括氮氣供氣氣瓶(2)和第三電磁閥(4)，所述氮氣供氣氣瓶(2)通過第三電磁閥(4)與所述燃料電池堆(24)的陽極氣體入口連接，用于向所述燃料電池堆(24)通入氮氣并通過所述第一緊急排氣閥(17)排出，以對所述燃料電池堆(24)進行吹掃。

3.如權利要求2所述的應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，所述燃料電池堆(24)豎直放置，雙極板選用平行流道石墨板。

4.如權利要求2所述的應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，所述氫氣緩沖罐(16)和氧氣緩沖罐(27)底部設置有緊急排氣閥。

5.如權利要求2所述的應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，所述氫氣緩沖罐(16)和氧氣緩沖罐(27)采用耐壓為2.5Mpa以上的亞克力筒壁，并利用不銹鋼頂蓋和底蓋進行密封，以實時觀察水量變化。

6.如權利要求3～5任一項所述的應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，所述零氣體排放系統還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置包括沿液體流動方向依次連接的水箱(13)、循環水泵(12)和換熱器(11)，工作時利用所述循環水泵(12)帶動所述水箱(13)中的冷卻水進行循環，并通過所述換熱器(11)進行換熱。

7.如權利要求6所述的應用于氫氧燃料電池的零氣體排放系統，其特征在于，所述零氣體排放系統還包括監控裝置，所述監控裝置包括第一壓力傳感器(6)、第一流量計(9)、第二壓力傳感器(22)、第二流量計(28)、第三壓力傳感器(15)、第四壓力傳感器(26)、第一溫度傳感器(14)和第二溫度傳感器(10)，其中，所述第一壓力傳感器(6)和第一流量計(9)設置在所述第四電磁閥(7)和陽極氣體入口之間，分別用于測量氫氣的壓力和流量；所述第二壓力傳感器(22)和第二流量計(28)設置在所述第五電磁閥(21)和陰極氣體入口之間，分別用于測量氧氣的壓力和流量；

所述第三壓力傳感器(15)設置在所述氫氣緩沖罐(16)和第一電磁閥(8)之間，用于測量所述氫氣緩沖罐(16)的壓力；所述第四壓力傳感器(26)設置在所述氧氣緩沖罐(27)和第二電磁閥(23)之間，用于測量所述氧氣緩沖罐(27)的壓力；所述第一溫度傳感器(14)和第二溫度傳感器(10)分別設置在冷卻水的入口和出口，用于測量冷卻水的溫度。