[發(fā)明專利]一種可逆燃料電池系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113140750A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 陳煥光;高勇
• 申請（專利權）人: 上海恒勁動力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04291;H01M8/0656
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

1.一種可逆燃料電池系統(tǒng)，至少包括電堆、氫氣循環(huán)單元、氧氣循環(huán)單元和水循環(huán)單元，控制單元(2)分別與電堆、氫氣循環(huán)單元、氧氣循環(huán)單元和水循環(huán)單元連接，其特征在于，

所述水循環(huán)單元至少包括能夠氣水分離的第二容器(7)和第一換熱裝置(6)，

所述第一換熱裝置(6)設置在所述第二容器(7)的氣分離部分的上游以將電堆排出的水從所述第二容器(7)的水分離部分循環(huán)至所述電堆，

至少一個水箱(5)設置在所述第二容器(7)的水分離部分的上游，

在補充水的情況下，所述水箱(5)中的水以不經(jīng)過所述第一換熱裝置(6)的方式傳輸至所述電堆。

2.根據(jù)權利要求1所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氧循環(huán)單元與所述水循環(huán)單元以共享第二容器(7)的方式設置，其中，

所述第二容器(7)的氣分離部分分別與所述電堆的陰極出口和陰極入口連通，所述第二容器(7)以氣水分離的方式將所述電堆排出的氧氣中的分離至水循環(huán)單元中。

3.根據(jù)權利要求2所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第二容器(7)與所述電堆的陰極入口之間以設置至少一個第二單向閥(52)的方式使得氧氣和水以不可逆流的方式單向循環(huán)。

4.根據(jù)權利要求3所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第二容器(7)與所述電堆的陰極入口之間還設置有至少一個第二循環(huán)泵(4)，所述第二循環(huán)泵(4)以與自身并聯(lián)的方式設置有第一電磁閥(53)；

在電堆以電解模式運行時，所述第二循環(huán)泵(4)關閉，氫氣通過開啟的第一電磁閥(53)排出；

在電堆以發(fā)電模式運行時，第一電磁閥(53)關閉，電堆排出的水通過所述第二循環(huán)泵(4)排出。

5.根據(jù)權利要求4所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第二容器(7)的水分離部分通過三通閥(58)分別與電堆的陰極(12)和冷卻結(jié)構(13)連接，

所述三通閥(58)基于控制單元(2)的指令選擇性地調(diào)節(jié)輸送至陰極的水的水壓和/或水量。

6.根據(jù)權利要求1～5任一項所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣循環(huán)單元至少包括串聯(lián)設置的第一容器(3)和第一循環(huán)泵(10)，

所述第一循環(huán)泵(10)與電堆的陽極入口之間設置有引導氫氣單向流動的第一單向閥(51)，使得氫氣循環(huán)單元中的氫氣和水以不可逆流的方式單向循環(huán)。

7.根據(jù)權利要求6所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第一循環(huán)泵(10)以與自身并聯(lián)的方式設置有第三電磁閥(55)，

在電堆以電解模式運行時，所述第一循環(huán)泵(10)關閉，氫氣通過開啟的第三電磁閥(55)排出；

在電堆以發(fā)電模式運行時，第三電磁閥(55)關閉，電堆排出的水通過第一循環(huán)泵(10)排出。

8.根據(jù)權利要求6所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第二容器(7)的水分離部分與三通閥(58)之間設置有第三換熱器(46)和加熱器(60)。

9.根據(jù)權利要求1～5任一項所述的可逆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電堆通過變換單元與至少一個電源連接，

所述變換單元包括并聯(lián)設置的第一變換器(1)和第二變換器(30)，在所述第一變換器(1)和第二變換器(30)之間的至少一個循環(huán)管路上設置有用于降溫的第二換熱裝置(43)。

10.一種可逆燃料電池系統(tǒng)的水循環(huán)單元，其特征在于，至少包括能夠氣水分離的第二容器(7)和第一換熱裝置(6)，

所述第一換熱裝置(6)設置在所述第二容器(7)的氣分離部分的上游以將電堆排出的水從所述第二容器(7)的水分離部分循環(huán)至電堆，

至少一個水箱(5)設置在所述第二容器(7)的水分離部分的上游，在補充水的情況下，所述水箱(5)中的水以不經(jīng)過所述第一換熱裝置(6)的方式傳輸至所述電堆。