CN101447574A - 车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统 - Google Patents

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陈卫国
马海涛
郭正柔
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Abstract

本发明公开了一种车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统，利用车载气瓶内的高压气体的势能作为气驱气增压泵的动力，达到自动循环并增压。本发明解决了燃料电池电堆内气体流动性技术难题，达到了发电效率高和延长电池使用寿命。解决了为了达到气体流动，电堆内的未反应完的剩余氢气不得不向外排放，能源浪费问题。

Description

车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统
技术领域
本发明涉及燃料电池氢气供给系统，尤其是一种车用燃料电池的自动力气体增压循环系统。
背景技术
燃料电池汽车上的氢气供给系统，是将高压气瓶中的氢气通过高压减压阀减压和稳压后达到燃料电池所需的压力0.05MPa，流经电堆化学反应产生电能，未反应的氢气又通过水气分离后由氢气增压泵增压后返回到氢气供给系统中，形成氢气循环。由于电堆工作时要求气体必须流动，而且发电量越大要求气体流速越快。目前采用的方法是：在电堆的下游出口安装电动隔膜泵或气体压缩机，利用电能将多余的氢气增压后，送回电堆的上游入口，如果电堆内的气体流动还不满足发电要求时，电堆的下游不得不向大气放气，来加速电堆内的气体流动速度，这样电堆的电能必须首先供给电泵。这必然耗费大量的电能，而且向大气排放的未反应的氢气白白浪费掉。
大流量氢气的增压循环使用，一直是燃料电池氢气供给系统的难题，其难点是：氢气质量小，增压必须使用容积泵，而容积泵的流量小，效率低，功耗大；氢气增压如使用容积泵，则流量不能满足需要。为满足氢气在系统内的大流量，如采用大功率的增压泵，燃料电池发电供给大功率增压泵，消费大量电能，得不丧失；如强行使气体在电堆内流动，将氢气直接排向大气，造成能源浪费。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的：利用车载气瓶内的高压气体为动力源，使用高压气体驱动增压泵，达到氢气循环，避免氢气浪费。
为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统，本系统包括：车载气瓶1、一级减压阀2、气驱气增压泵3、缓冲气瓶4、二级减压阀5、电堆6、气水分离器7、二级减压阀8组成。
所述的车载气瓶1通过高压管道与一级减压阀2连接，此时将气瓶1内的氢气降到1.5MPa作为驱动气体输送到气动增压泵3；
所述的一级减压阀2与气动增压泵3连接，将得到的的1.5MPa气体气体经过气动增压泵3后的输出输送到气体二级减压阀5；
所述的二级减压阀5与电堆6连接，直接将输出压力降到0.05MPa，作为电堆6的电化学反应气体；
所述的电堆6使氢气反应产生电能，反应后的剩余氢气压力大约为0.03MPa，剩余气体通过管道与气水分离器7连接后输送到气驱气增压泵3的增压输入端进行增压到等于或大于0.05MPa；
所述的缓冲瓶4与二级减压阀8连接，使气体的压力稳定在0.05MPa同二级减压阀5的输出气体会合，输送到到电堆6，再次作为电堆6的反应气体形成氢气增压循环系统。
本发明提供了一种车用燃料电池自动力氢气增压循环系统，不但解决了大功率燃料电池汽车的电堆气体流动问题，而且利用了自身能源，取消了电动泵，解决系统的内耗难题。
由于发明车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统实现：解决了燃料电池大流量氢气循环流动难题，避免氢气的大量排向大气，并且利用本身的高压气体的势能，为已使用过的低压气体增压循环再次使用，解决了系统本身的内耗难题。
附图说明
图1是本发明车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统原理示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统的原理图，包括：车载气瓶1、一级减压阀2、气驱气增压泵3、缓冲气瓶4、二级减压阀5、电堆6、气水分离器7、二级减压阀8组成。车载气瓶1通过高压管道与一级减压阀2连接，此时将气瓶1内的氢气降到1.5MPa作为驱动气体输送到气动增压泵3；一级减压阀2与气动增压泵3连接，将得到的的1.5MPa气体气体经过气动增压泵3后的输出输送到气体二级减压阀5；二级减压阀5与电堆6连接，直接将输出压力降到0.05MPa，作为电堆6的电化学反应气体；电堆6使氢气反应产生电能，反应后的剩余氢气压力大约为0.03MPa，剩余气体通过管道与气水分离器7连接后输送到气驱气增压泵3的增压输入端进行增压到等于或大于0.05MPa；缓冲瓶4与二级减压阀8连接，使气体的压力稳定在0.05MPa同二级减压阀5的输出气体会合，输送到到电堆6，再次作为电堆6的反应气体形成氢气增压循环系统。
该系统是将高压气瓶内350MPa的氢气通过一级减压阀2降到1.5MPa；使用1.5MPa气体作为气驱气增压泵3的驱动气体，经过气驱动气增压泵后的氢气，直接由二级减压阀5将输出压力降到0.05MPa，作为电堆6的电化学反应气体。经过电堆6反应后的剩余气体，压力降低为0.03MPa，再经过气水分离器7分离的气体连接到气驱气增压泵3的增压输入端，由气驱气增压泵增压到等于或大于0.05MPa，经过缓冲瓶4和二级减压阀8保持压力0.05MPa，与二级减压阀5输出气体会合连接到电堆，为电堆(6)的反应气体形成氢气增压循环系统。

Claims (1)

1、一种车用燃料电池的自动力氢气增压循环系统；其特征在于，该系统由车载气瓶(1)、一级减压阀(2)、气驱气增压泵(3)、缓冲气瓶(4)、二级减压阀(5)、电堆(6)、气水分离器(7)、二级减压阀(8)组成，所述的车载气瓶(1)通过高压管道与一级减压阀(2)连接；所述的一级减压阀(2)与气动增压泵(3)连接；所述的二级减压阀(5)与电堆(6)连接；所述的电堆(6)与气水分离器(7)连接分离后的气水输送到气驱气增压泵(3)的增压输入端进行增压等于或大于0.05MPa；所述的缓冲瓶(4)与二级减压阀(8)连接；使气体的压力稳定在0.05MPa再次作为电堆(6)的反应气体形成氢气增压循环系统。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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