[發(fā)明專利]燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110004099.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112736266A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭玉;劉佰博;張擘;薛龍昌;郭存心
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車工業(yè)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04089
• 分類號(hào): H01M8/04089
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李文麗

本發(fā)明提供一種燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，包括：氫氣輸送主路，氫氣輸送主路的其中一端連接高壓氫氣瓶；至少兩條輸送支路，所有輸送支路由氫氣輸送主路的另一端引出并分別連接至電堆的側(cè)部；循環(huán)回路，循環(huán)回路由電堆的底部引出并連接至氫氣輸送主路或輸送支路。本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置有至少兩條輸送支路，并且所有輸送支路由氫氣輸送主路的另一端引出并分別連接至電堆的側(cè)部。通過(guò)這種設(shè)置方式，可以使得連接電堆入口的管路的流量大幅降低，更便于整個(gè)系統(tǒng)中各類控制閥的選型、調(diào)節(jié)控制。并且，如此設(shè)置可使得電堆各入口的流量更平穩(wěn)，分配進(jìn)入電堆內(nèi)部每個(gè)極板的氫氣流量更均勻，氫氣流量更容易控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前車用燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)大多采用35MPa或70MPa高壓儲(chǔ)氫罐，再經(jīng)二級(jí)或多級(jí)減壓至合適的壓力范圍供給電堆。燃料電池系統(tǒng)主要包含空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、氫氣循環(huán)子系統(tǒng)和水熱管理子系統(tǒng)，共3大系統(tǒng)。其中，氫氣循環(huán)子系統(tǒng)向電堆連續(xù)提供一定壓力和流量的高純度氫氣，保證燃料電池電堆中的電化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行。氫氣循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)大量氫氣循環(huán)利用，保證燃料電池內(nèi)的水平衡，并提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

目前氫氣循環(huán)子系統(tǒng)回路，主要采用氫氣循環(huán)泵和引射器兩種技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)氫氣循環(huán)利用。雖然有多種氫氣循環(huán)回路方案，但是受到電堆進(jìn)出氣口結(jié)構(gòu)限制，氫氣進(jìn)入電堆入口，都是采用單進(jìn)單出形式(單一電堆氫氣進(jìn)口進(jìn)氣，單一電堆氫氣出口出氣)。即燃料電池電堆的氫氣進(jìn)口和出口均為一個(gè)，通常是氫氣通過(guò)電堆一側(cè)的公共入口流道，再分散進(jìn)入電堆中的多層雙極板氫氣流道，最后匯出到另外一側(cè)的公共出口流道。此種回路形式，針對(duì)大功率電堆(如120kw功率)進(jìn)氣管路中氫氣流量高達(dá)2000L/min時(shí)，對(duì)于氫氣管路系統(tǒng)中的控制元件提出了非常嚴(yán)格的要求。因此，對(duì)于電堆進(jìn)出口流量控制和流量分配進(jìn)行研究，是目前面臨的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中電堆進(jìn)出口無(wú)法進(jìn)行有效流量控制和流量分配的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)便于系統(tǒng)進(jìn)行流量控制的效果。

本發(fā)明提供一種燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，包括：氫氣輸送主路，所述氫氣輸送主路的其中一端連接高壓氫氣瓶；至少兩條輸送支路，所有所述輸送支路由所述氫氣輸送主路的另一端引出并分別連接至電堆的側(cè)部；循環(huán)回路，所述循環(huán)回路由所述電堆的底部引出并連接至所述氫氣輸送主路或所述輸送支路。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，所述輸送支路包括第一輸送支路和第二輸送支路，其中，所述第一輸送支路和所述第二輸送支路由所述氫氣輸送主路的另一端引出并分別連接至所述電堆的兩側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，所述氫氣輸送主路上設(shè)置有第一電磁閥，所述第一輸送支路上依次設(shè)置有第二電磁閥和第一壓力傳感器，并且所述第二輸送支路上設(shè)置有第二壓力傳感器。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)回路的其中一端連接所述電堆的底部，另一端連接所述氫氣輸送主路并位于所述第一電磁閥的上游，其中，所述循環(huán)回路中依次連接有第一三通電磁閥、第一水氣分離器、氫氣循環(huán)泵和單向閥，并且所述第一水氣分離器上連接第三電磁閥。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，所述氫氣輸送主路上設(shè)置有第一引射器，所述第一輸送支路上依次設(shè)置有第四電磁閥和第三壓力傳感器，并且所述第二輸送支路上設(shè)置有第四壓力傳感器。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)回路的其中一端連接所述電堆的底部，另一端連接所述第一引射器，其中，所述循環(huán)回路中依次連接有第二三通電磁閥和第二水氣分離器，并且所述第二水氣分離器上連接第五電磁閥。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)，所述第一輸送支路上依次設(shè)置有第六電磁閥、第二引射器和第五壓力傳感器，所述第二輸送支路上依次設(shè)置有第三引射器和第六壓力傳感器。