[實(shí)用新型]一種基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202220395821.X
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN217387224U
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉強(qiáng);柳晨鵬;李飛強(qiáng);高云慶;戴麗君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04111
• 分類號: H01M8/04111;H01M8/0438;H01M8/04492;H01M8/04746
• 代理公司: 北京一品慧誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11762
• 代理人: 張宇

本實(shí)用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)，其包括空壓機(jī)、電堆和渦流管；空壓機(jī)包括電機(jī)、壓縮機(jī)和渦輪膨脹機(jī)；壓縮機(jī)用于為電堆供應(yīng)所需空氣，且其上具有壓輪；渦輪膨脹機(jī)上具有用于輔助電機(jī)驅(qū)動壓輪轉(zhuǎn)動的渦輪，且渦輪和壓輪分別設(shè)置于電機(jī)兩側(cè)；電堆的進(jìn)氣口通過電控三通閥與壓縮機(jī)的出氣口連接，其出氣口與渦流管的進(jìn)氣口連接；渦流管用于分離電堆排出的含有液態(tài)水的氣體，并將液態(tài)水從冷端出口排出；且渦流管的熱端出口與渦輪膨脹機(jī)的進(jìn)氣口連接。本實(shí)用新型提供的基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)能夠提高分水效果，阻止液態(tài)水進(jìn)入渦輪，以延長膨脹機(jī)的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池是一種高效清潔的新能源動力系統(tǒng)，空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮，然后流入燃料電池陰極，空氣與陽極的氫氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物是電能和水，還有部分熱量隨著多余的空氣排放到大氣中，除此外沒有其他對環(huán)境有污染的產(chǎn)物，所以燃料電池非常的清潔環(huán)保，目前各國都在大力推動燃料電池系統(tǒng)的開發(fā)推廣。

隨著燃料電池技術(shù)的發(fā)展，為了滿足客戶的需求，燃料電池系統(tǒng)的功率越做越大，相應(yīng)地，其零部件的功耗也越來越高，這對燃料電池系統(tǒng)的總效率十分不利，其中，空氣壓縮機(jī)是燃料電池系統(tǒng)中耗能較大的零部件之一。目前，為了降低功耗，燃料電池系統(tǒng)開始提倡使用帶有渦輪膨脹機(jī)的空氣壓縮機(jī)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空壓機(jī)，將燃料電池排出的高壓空氣引流至與電機(jī)同軸安裝的渦輪，以吹動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪的轉(zhuǎn)動會輔助電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，大大降低了電機(jī)的耗能。但是，燃料電池排出的高壓空氣中含有大量液態(tài)水，而渦輪和電機(jī)是不耐水的，液態(tài)水進(jìn)入渦輪和電機(jī)內(nèi)，會造成渦輪和電機(jī)生銹，嚴(yán)重影響渦輪和電機(jī)的壽命。為了解決這一問題，現(xiàn)有的燃料電池系統(tǒng)采用分水器將高壓空氣中的液態(tài)水分離出去，但分水器的分水效果不佳，仍會有部分液態(tài)水進(jìn)入渦輪和電機(jī)內(nèi)，影響渦輪和電機(jī)的壽命；而且傳統(tǒng)的空壓機(jī)壓縮的高溫氣體一般通過中冷器降溫，還需要額外安裝水泵為中冷器提供冷卻所需的液體，這對燃料電池系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)較大。

綜上，有必要設(shè)計(jì)一種基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)，以解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型提供了一種基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)，能夠提高分水效果，阻止液態(tài)水進(jìn)入渦輪，以延長膨脹機(jī)的使用壽命。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種基于渦輪管的燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)包括空壓機(jī)、電堆和渦流管；

空壓機(jī)包括電機(jī)、壓縮機(jī)和渦輪膨脹機(jī)；壓縮機(jī)用于為電堆供應(yīng)所需空氣，且其上具有壓輪；渦輪膨脹機(jī)上具有用于輔助電機(jī)驅(qū)動壓輪轉(zhuǎn)動的渦輪，且渦輪和壓輪分別設(shè)置于電機(jī)兩側(cè)；

電堆的進(jìn)氣口通過電控三通閥與壓縮機(jī)的出氣口連接，其出氣口與渦流管的進(jìn)氣口連接；

渦流管用于分離電堆排出的含有液態(tài)水的氣體，并將液態(tài)水從冷端出口排出；且渦流管的熱端出口與渦輪膨脹機(jī)的進(jìn)氣口連接；

其中，電機(jī)驅(qū)動壓輪轉(zhuǎn)動，并排出氣體至電堆進(jìn)行反應(yīng)，電堆排出含有液態(tài)水的氣體至渦流管，通過渦流管分水后，渦流管排出高溫氣體并帶動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪帶動壓輪轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步設(shè)置，前述的燃料電池系統(tǒng)還包括換熱器，換熱器裝設(shè)于壓縮機(jī)的出氣口和電控三通閥之間，用于冷卻壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣體。

如此設(shè)置，通過換熱器能夠控制入堆空氣的溫度，提高電堆的效率以及使用壽命。

進(jìn)一步設(shè)置，前述的渦流管的冷端出口與換熱器連接，用于為換熱器提供冷卻源。

如此設(shè)置，該燃料電池系統(tǒng)無需安裝水泵和中冷器來冷卻壓縮機(jī)排出的高溫氣體，而是直接通過渦流管排出的低溫氣體和液態(tài)水進(jìn)行冷卻，節(jié)約了功耗，減少了該燃料電池系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。