CN105720284B - 一种燃料电池与使用该燃料电池的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池与使用该燃料电池的车辆，属于燃料电池技术领域。本发明采用车辆气刹制动系统中自带的储气罐作为燃料电池的气源，在燃料电池启动时，车辆气刹制动系统中的储气罐通过供气管路将压缩空气传输给燃料电池，为燃料电池阴极提供压缩空气，使燃料电池内部氢气与压缩空气中的氧气通过电化学反应将气体中的化学能转化成电能实现对外发电，实现燃料电池的启动。本发明不需要单独为燃料电池系统配置空气压缩机或风机来启动，也不需要增加应急的空气供应器来启动，降低了系统的成本，并且提高了系统的可靠性和稳定性。

Description

一种燃料电池与使用该燃料电池的车辆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池与使用该燃料电池的车辆，属于燃料电池技术领域。
背景技术
燃料电池启动装置与方法的可靠性、稳定性和系统效率直接影响它的安全性和整个生命周期的成本。现有的质子交换膜燃料电池采用燃料氢和压缩空气为反应气原料，在电池内部氢气与空气中的氧气通过电化学反应将气体中的化学能转化成电能实现对外发电。现有燃料电池装置包括控制系统、散热系统、氢气输送系统、空气供氧系统等结构，而为平稳地向燃料电池组供应氢与空气，一般使用高压元件(例如，发动机、空气压缩机、鼓风机、泵等)，并且对于燃料电池的启动，使用能够供应高压电力的高压部件(外接辅助高压电源)来供应启动中的高电压，这样就会增加外部高压供电，而且也会间接降低系统的效率；另外，当高压电源发生故障或发生断电时，启动也变为不可能。
申请号为CN200910011619.1的专利文件公开了一种燃料电池发动机系统及其启动方法，该方法采用了一个储气装置(储气罐)，通过储气罐内预存的压缩空气让系统启动起来，再用系统发出的高压电来向空气系统的供气装置供电，使供气装置工作，向燃料电池堆供给空气。该方法虽然避免了使用外部高压供电，并且增加了系统的净效率，但是它在空气系统启动后还要给储气罐内打满空气以便于下次启动时使用，这样就增加了系统的故障点，降低了系统的可靠性和稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池与使用该燃料电池的车辆，以解决目前的燃料电池启动装置采用外加储气罐导致在空气系统启动后还要给储气罐内打满空气以供下次启动使用的缺陷。
本发明为解决上述技术问题提供了一种燃料电池，包括用于连接气源的进气接口，所述的进气接口通过供气管路用于连接到车辆气刹制动系统中的储气罐，用于将车辆气刹制动系统中的储气罐作为燃料电池的气源。
所述进气接口与车辆气刹制动系统中的储气罐之间的供气管路上设置有减压阀，用于将储气罐中的高压空气变成燃料电池阴极所需要的低压空气。
所述进气接口与车辆气刹制动系统中的储气罐之间的供气管路上还设置有过滤器，用于实现对储气罐中空气的过滤。
所述进气接口与车辆气刹制动系统中的储气罐之间的供气管路上还设置有电磁阀，对于控制供气管路的通断。
本发明还提供了一种车辆，包括气刹制动系统和燃料电池，气刹制动系统包括空气压缩机和储气罐，燃料电池包括用于连接气源的进气接口，所述燃料电池的进气接口通过供气管路与气刹制动系统中的储气罐相连，所述气刹制动系统中的储气罐用于作为燃料电池的气源，为燃料电池提供所需压缩空气。
所述供气管路上设置有减压阀，用于将储气罐中的高压空气变成燃料电池阴极所需要的低压空气。
所述供气管路上还设置有过滤器，用于实现对储气罐中空气的过滤。
所述供气管路上还设置有电磁阀，用于控制供气管路的通断。
所述的空气压缩机为电动空气压缩机，燃料电池的供电端与电动空气压缩机的电源接口相连，用于为电动空气压缩机提供电源。
本发明的有益效果是:本发明采用车辆气刹制动系统中自带的储气罐作为燃料电池的气源，在燃料电池启动时，车辆气刹制动系统中的储气罐通过管路将压缩空气传输给燃料电池，为燃料电池阴极提供压缩空气，使燃料电池内部氢气与压缩空气中的氧气通过电化学反应将气体中的化学能转化成电能实现对外发电，实现燃料电池的启动。本发明不需要单独为燃料电池系统配置空气压缩机或风机来启动，也不需要增加应急的空气供应器来启动，降低了系统的成本，并且提高了系统的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明燃料电池所采用的供气原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
本发明的一种燃料电池的实施例
燃料电池包括控制系统、散热系统、氢气输送系统和空气供氧系统等，其中空气供氧系统包括用于连接气源的进气接口，该进气接口通过供气管路用于连接车辆气刹制动系统中的储气罐，由车辆气刹制动系统中自带的储气罐作为燃料电池的气源，当燃料电池启动时，开启供气管路，车辆气刹制动系统中的储气罐通过供气管路向燃料电池输送压缩空气作为作为燃料电池的反应气原料。
由于车辆气刹制动系统中储气罐内的气体为0.7MPa的高压空气，而燃料电池所需要的是低压空气，为此，本发明还在储气罐与燃料电池进气口之间的供气管路上设置减压阀，将储气罐内0.7MPa的高压空气变成燃料电池阴极所需要的低压空气。此外为了更好实现对燃料电池进气的控制，本发明还在储气罐与进气口之间的供气管路上设置电磁阀，电磁阀设置在靠近储气罐一端的供气管路上，当燃料电池关闭时，关闭电磁阀，切断空气供给，燃料电池停止发电，空气压缩机停止工作。同时，为了使参与燃料电池电化学反应的空气更加纯净，上述管路上还设置有第二过滤器，第二过滤器设置在电磁阀和减压阀之间的管路上。
本发明的一种车辆的实施例
本实施例中车辆包括气刹制动系统和燃料电池，其中气刹制动系统包括电动空气压缩机和储气罐，如图1所示，空气压缩机的进气口与第一过滤器连通，将通过第一过滤器过滤后的空气输入到空气压缩机，由空气压缩机压缩后的空气通过干燥桶输送到储气罐，储气罐为气刹制动提供气源，燃料电池包括控制系统、散热系统、氢气输送系统和空气供氧系统等，其中空气供氧系统包括用于连接气源的进气接口，燃料电池的进气接口通过供气管路与气刹制动系统中的储气罐相连，以气刹制动系统中的储气罐作为燃料电池的气源，为燃料电池提供所需压缩空气，即本发明中储气罐既作为气刹制动系统中的气源，又作为燃料电池启动的气源。气刹制动系统中的空气压缩机可采用电动空气压缩机，该电动空气压缩机可由燃料电池供电，当燃料电池启动时，将储气罐里压缩空气通过供气管路输送到燃料电池阴极，为其提供所需要的空气，让燃料电池启动起来，再用燃料电池发出的高压电来带动电动空气压缩机给系统供给源源不断的空气。
由于车辆气刹制动系统中储气罐内的气体为0.7MPa的高压空气，而燃料电池所需要的是低压空气，为此，本发明还在储气罐与燃料电池进气口之间的供气管路上设置减压阀，将储气罐内0.7MPa的高压空气变成燃料电池阴极所需要的低压空气。此外为了更好实现对燃料电池进气的控制，本发明还在储气罐与进气口之间的供气管路上设置电磁阀，电磁阀设置在靠近储气罐一端的供气管路上，当燃料电池关闭时，关闭电磁阀，切断空气供给，燃料电池停止发电，空气压缩机停止工作。同时，为了使参与燃料电池电化学反应的空气更加纯净，上述供气管路上还设置有第二过滤器，第二过滤器设置在电磁阀和减压阀之间的管路上。
本发明不需要单独为燃料电池系统配置空气压缩机或风机来启动，也不需要增加应急的空气供应器例如压缩空气缸/高压贮罐或经由低压电源(例如，电池等)驱动的风机来启动，不仅降低了系统的成本，还提高了系统的可靠性和稳定性。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料电池，包括用于连接气源的进气接口，其特征在于，所述的进气接口通过供气管路用于连接到车辆气刹制动系统中的储气罐，用于将车辆气刹制动系统中的储气罐作为燃料电池的气源。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述进气接口与车辆气刹制动系统中的储气罐之间的供气管路上设置有减压阀，用于将储气罐中的高压空气变成燃料电池阴极所需要的低压空气。
3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述进气接口与车辆气刹制动系统中的储气罐之间的供气管路上还设置有过滤器，用于实现对储气罐中空气的过滤。
4.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述进气接口与车辆气刹制动系统中的储气罐之间的供气管路上还设置有电磁阀，对于控制供气管路的通断。
5.一种车辆，包括气刹制动系统和燃料电池，气刹制动系统包括空气压缩机和储气罐，燃料电池包括用于连接气源的进气接口，其特征在于，所述燃料电池的进气接口通过供气管路与气刹制动系统中的储气罐相连，所述气刹制动系统中的储气罐用于作为燃料电池的气源，为燃料电池提供所需压缩空气。
6.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，所述供气管路上设置有减压阀，用于将储气罐中的高压空气变成燃料电池阴极所需要的低压空气。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述供气管路上还设置有过滤器，用于实现对储气罐中空气的过滤。
8.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述供气管路上还设置有电磁阀，用于控制供气管路的通断。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的车辆，其特征在于，所述的空气压缩机为电动空气压缩机，燃料电池的供电端与电动空气压缩机的电源接口相连，用于为电动空气压缩机提供电源。
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