[實用新型]一種利用燃料電池尾排和進氣壓力實現電堆殼體通風的裝置

有效

• 申請號: 202022353159.5
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN213988946U
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 陸永卷;歐陽石坤;葉遙立;毛正松;王福;李昌煜
• 申請（專利權）人: 廣西玉柴機器股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04119;H01M8/04223;H01M8/04089
• 代理公司: 廣西曙光知識產權代理有限公司 45132
• 代理人: 李英蓮

本實用新型公開了一種利用燃料電池尾排和進氣壓力實現電堆殼體通風的裝置，包括電堆殼體，電堆殼體的進氣端并列設有空氣進氣管和電堆殼體進氣管，空氣進氣管上設有空壓機，空壓機的進氣端通過引射流量調節閥連接電堆殼體進氣管，空壓機的出氣端通過旁通調節閥連接電堆殼體進氣管；電堆殼體的排氣端并列設有空氣出氣管和電堆殼體出氣管，空氣出氣管上設有空氣背壓閥，電堆殼體出氣管依次連接引射器和引射出氣管，空氣背壓閥的進氣端通過噴射管連接引射器，引射出氣管連接空氣背壓閥的出氣端。本實用新型應用引射器原理，利用尾排氣產生的負壓，引流電堆腔內空氣流動，實現通風。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池系統中電堆殼體通風系統技術領域，尤其涉及一種利用燃料電池尾排和進氣壓力實現電堆殼體通風的裝置。

背景技術

燃料電池系統發動機是用于一種新能源汽車用的動力系統。燃料電池系統發動機包括核心零部件(燃料電池電堆)、電輔件(空壓機、增濕器、換熱器、傳感器等)、連接的管路接頭、機械結構等。燃料電池系統的核心零部件，燃料電池電堆，是利用燃料氫氣和氧化劑空氣的電化學反應產生電能的電化學裝置。

燃料電池電堆在發電的過程中，在電堆殼體內部可能會泄漏少量的氫氣，需要通過通風系統帶走泄漏的氫氣以保證系統運行安全。現有技術中，電堆腔內通風方式有以下方案：

第一種經典通風方案，電堆殼體通風系統采用鼓風機向電堆殼體內部鼓風以稀釋泄漏的氫氣，通風排氣管安裝一個單向閥以防止停機后水和灰塵進入電堆殼體內；

第二種方案，發明名稱為“用于燃料電池的陰極再循環的組件以及用于陰極再循環的方法”，申請號為CN201680061681.X的發明專利，其電堆殼體通風方案為從空濾器引入空氣，經管路通過鼓風機后進入電堆殼體內，通風系統出氣管路接到系統尾排管處。

第三種方案，發明名稱為“燃料電池系統”，申請號為201480079200.9的發明專利，其電堆殼體通風方案為空氣從空濾器進入，經過閥和管路后進入電堆殼體內部，后經管路和閥流出電堆殼體后進入空壓機前端的管路，其原理是利用空壓機前端管路的真空，吸入電堆殼體內部的空氣，以達到稀釋電堆殼體內部泄漏的氫氣的目的。

第四種方案，發明名稱為“包括設置在殼體中的燃料電池堆以及用于使殼體通風的措施的燃料電池系統”，申請號為CN201580003058.4的發明專利，其電堆殼體通風方案為通過安裝在陰極尾排管路上的一個文丘里管產生的負壓，通過管路吸出電堆殼體內的氣體，以達到通風目的。

現有技術這幾種方案具有以下缺點：

第一種方案需要使用一個專用鼓風機和空濾，體積大，成本高。

第二種方案與第一種方案相比，由主空濾取氣，節省一個空濾，但仍需要通風風扇，也存在體積大，成本高的缺點。

第三種方案取消了專用鼓風機，但仍需獨立空濾，空壓機前端管路段必須增加一個壓力控制閥以調節空壓機前端的真空度，以達到穩定的通風狀態，否則在系統低功率運行時，真空度很小，導致電堆殼體通風能力有限，不能確保電堆安全。但增加一個壓力控制閥會增加成本及控制復雜度。而且泄露的氫氣將被導入電堆陰極中，對電堆壽命不利。如果電堆殼體密封不嚴可能還會吸入灰塵進入電堆。

第四種方案取消了鼓風機，利用陰極尾排氣體的動能在尾排文丘里管產生的負壓進行通風，但尾排氣壓及流量變化很大，文丘里管在系統低功率運行時，由于尾排壓力較小，流速較低，產生真空度小，引射能力弱，甚至沒有引射能力，在系統高功率運行時，尾排壓力大，流速大，產生的真空度大，通風能力變化很大，無法兼顧不同工況，不能確保電堆安全。

實用新型內容