CN109119656B - 一种燃料电池电堆的气体循环系统 - Google Patents

一种燃料电池电堆的气体循环系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109119656B
CN109119656B CN201810975060.3A CN201810975060A CN109119656B CN 109119656 B CN109119656 B CN 109119656B CN 201810975060 A CN201810975060 A CN 201810975060A CN 109119656 B CN109119656 B CN 109119656B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
gas
cell stack
pipeline
gas outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810975060.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109119656A (zh
Inventor
刘冯巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Hydrogen Propulsion Technology Co Ltd
Original Assignee
SAIC Motor Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAIC Motor Corp Ltd filed Critical SAIC Motor Corp Ltd
Priority to CN201810975060.3A priority Critical patent/CN109119656B/zh
Publication of CN109119656A publication Critical patent/CN109119656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109119656B publication Critical patent/CN109119656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本申请公开了一种燃料电池电堆的气体循环系统，包括与燃料电池电堆的出气口连通的出气主管路，出气主管路上设置有循环泵，并且出气主管路的下游连通有并联设置的出气支管路和循环管路，循环管路通过进气管路与燃料电池电堆的进气口连通。上述的燃料电池电堆的气体循环系统，令燃料电池电堆的出气口上仅设置有出气主管路，且氢气循环泵设置在该出气主管路上，当气体经过进气管路进入到燃料电池电堆中后，会在燃料电池电堆中被加热，之后被加热的多余气体从出气口排出后，只能经出气主管路进入到氢气循环泵中，对氢气循环泵加热，使得凝结的冰融化，从而避免氢气循环泵下次启动时卡死，令氢气能够进入到循环管路和进气管路中而实现正常循环。

Description

一种燃料电池电堆的气体循环系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池电堆的气体循环系统。
背景技术
氢气循环泵是将燃料电池电堆的出气口侧过量氢气循环到燃料电池电堆的进气口的装置，可以有效提高氢气利用率，并且可以实现燃料电池电堆内的增湿，提高燃料电池电堆的寿命，减小燃料电池系统的体积和质量。
氢气循环泵设置在燃料电池电堆的气体循环系统中，具体的是燃料电池电堆的出气口上并联设置有排气管路和气体循环管路，氢气循环泵设置在此气体循环管路上，以将出气口排出的过量氢气输送到气体循环系统的进气管路中，进而通过进气管路再次从燃料电池电堆的进气口进入到燃料电池电堆内。
但是，由于出气口侧往往处于饱和湿度的状态，当温度下降时，水蒸气会在氢气循环泵表面冷凝，而氢气循环泵的泵头与壳体之间的间隙很小，当温度低于零度时，液体会在间隙处结冰，导致下次启动氢气循环泵时卡死，无法实现氢气的循环，使得气体只能进入到与气体循环管路并联设置的排气管路中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池电堆的气体循环系统，其能够避免氢气循环泵卡死，令氢气实现正常循环。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃料电池电堆的气体循环系统，包括与燃料电池电堆的出气口连通的出气主管路，所述出气主管路上设置有循环泵，并且所述出气主管路的下游连通有并联设置的出气支管路和循环管路，所述循环管路通过进气管路与所述燃料电池电堆的进气口连通。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，还包括设置在所述循环管路上的冷启动阀。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述冷启动阀的阀芯上设置有橡胶膜。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述进气管路上设置有喷射器，并且所述循环管路与所述进气管路的连通部位位于所述喷射器的下游。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述出气主管路、所述出气支管路和所述循环管路通过第一三通接头连接导通。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述进气管路和所述循环管路通过第二三通接头连接导通。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述进气管路通过橡胶管与所述燃料电池电堆的进气口连通。
优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述循环泵通过端板与所述燃料电池电堆的出气口连通。
本发明提供的燃料电池电堆的气体循环系统，令燃料电池电堆的出气口上仅设置有出气主管路，且氢气循环泵设置在该出气主管路上，当气体经过进气管路进入到燃料电池电堆中后，会在燃料电池电堆中被加热，之后被加热的多余气体从出气口排出后，只能经出气主管路进入到氢气循环泵中，对氢气循环泵加热，使得凝结的冰融化，从而避免氢气循环泵下次启动时卡死，令氢气能够进入到循环管路和进气管路中而实现正常循环。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的燃料电池电堆的气体循环系统的原理图。
在图1中：
1-燃料电池电堆，2-出气主管路，3-氢气循环泵，4-出气支管路，5-循环管路，6-冷启动阀，7-进气管路，8-喷射器，9-第一三通接头，10-第二三通接头。
具体实施方式
本发明提供了一种燃料电池电堆的气体循环系统，其能够避免氢气循环泵卡死，令氢气实现正常循环。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中所提到的“下游”均相对于气体的流动方向而言。
如图1所示，本发明实施例提供的燃料电池电堆的气体循环系统，主要用于氢气的循环供应，包括与燃料电池电堆1的出气口连通的出气主管路2，出气主管路2上设置有用于循环氢气的循环泵(后续将其称之为氢气循环泵3)，并且出气主管路2的下游连通有并联设置的出气支管路4和循环管路5，循环管路5通过进气管路7与燃料电池电堆1的进气口连通。此结构可以利用燃料电池电堆1启动后的热氢气流通氢气循环泵3，达到加热泵头融冰的效果，以实现氢气循环泵3的快速启动。
为了进一步优化技术方案，本实施例提供的燃料电池电堆的气体循环系统中，如图1所示，优选还包括设置在循环管路5上的冷启动阀6。设置冷启动阀6，可以在进气管路7向燃料电池电堆1中充入氢气时，关闭冷启动阀6以阻断循环管路5，避免高压的氢气从进气管路7中逆向流入到循环管路5中而影响加热后的热氢气对氢气循环泵3的加热，从而进一步提高融冰的效率。当氢气循环泵3启动后，则令该冷启动阀6保持开启状态，以保证氢气的正常循环。
更加优选的，令冷启动阀6的阀芯上设置有橡胶膜。在阀芯上尤其是阀芯的末端包裹橡胶膜，能够防止蒸汽进入到阀芯中造成冷启动阀6的冰堵，保证冷启动阀6始终可以正常工作。
本实施例中，如图1所示，进气管路7上设置有喷射器8，并且循环管路5与进气管路7的连通部位位于喷射器8的下游；出气主管路2、出气支管路4和循环管路5通过第一三通接头9连接导通；进气管路7和循环管路5通过第二三通接头10连接导通；进气管路7通过橡胶管与燃料电池电堆1的进气口连通；氢气循环泵3通过端板与燃料电池电堆1的出气口连通。
如图1所示，当氢气循环泵3被冻结并满足冷启动环境且开启燃料电池电堆1后，首先让冷启动阀6关闭，喷射器8喷出的一定压力的氢气经进气管路7直接进入燃料电池电堆1的进气口，这些氢气被燃料电池电堆1加热，由于氢气循环泵3泵头的结构并非是密封结构，因此加热的氢气能从氢气循环泵3的入口进入，对氢气循环泵3整体进行加热以将泵体的冰屑融化，当通过氢气循环泵3的控制软件得出氢气循环泵3已经解除卡死后，氢气循环泵3正常启动，同时打开冷启动阀6，从而通过气体循环系统实现氢气的循环流动。
本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，燃料电池电堆的气体循环系统的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，包括与燃料电池电堆的出气口连通的出气主管路，所述出气主管路上设置有循环泵，并且所述出气主管路的下游连通有并联设置的出气支管路和循环管路，所述循环管路通过进气管路与所述燃料电池电堆的进气口连通；还包括设置在所述循环管路上的冷启动阀。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，所述冷启动阀的阀芯上设置有橡胶膜。
3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，所述进气管路上设置有喷射器，并且所述循环管路与所述进气管路的连通部位位于所述喷射器的下游。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，所述出气主管路、所述出气支管路和所述循环管路通过第一三通接头连接导通。
5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，所述进气管路和所述循环管路通过第二三通接头连接导通。
6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，所述进气管路通过橡胶管与所述燃料电池电堆的进气口连通。
7.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的气体循环系统，其特征在于，所述循环泵通过端板与所述燃料电池电堆的出气口连通。
CN201810975060.3A 2018-08-24 2018-08-24 一种燃料电池电堆的气体循环系统 Active CN109119656B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810975060.3A CN109119656B (zh) 2018-08-24 2018-08-24 一种燃料电池电堆的气体循环系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810975060.3A CN109119656B (zh) 2018-08-24 2018-08-24 一种燃料电池电堆的气体循环系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109119656A CN109119656A (zh) 2019-01-01
CN109119656B true CN109119656B (zh) 2021-08-24

Family

ID=64860862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810975060.3A Active CN109119656B (zh) 2018-08-24 2018-08-24 一种燃料电池电堆的气体循环系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109119656B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429300B (zh) * 2019-08-07 2021-06-15 上海捷氢科技有限公司 氢气循环泵的启动方法、启动装置以及燃料电池系统
CN113285087B (zh) * 2020-02-19 2022-10-18 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池用散热系统
CN111692406B (zh) * 2020-05-30 2021-09-03 同济大学 一种排水电磁阀、燃料电池冷启动系统及冷启动方法
CN113690461B (zh) * 2021-08-25 2022-09-02 烟台东德实业有限公司 一种燃料电池氢气回路间接式冷启动破冰系统
CN113675436B (zh) * 2021-08-25 2022-04-22 烟台东德实业有限公司 一种燃料电池氢气回路直接式冷启动破冰系统
CN114665129B (zh) * 2022-04-29 2023-10-13 北京亿华通科技股份有限公司 用于燃料电池低温冷启动的氢气喷射器控制方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238616A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN103781530A (zh) * 2011-09-08 2014-05-07 株式会社鹭宫制作所 过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统
CN107634247A (zh) * 2017-09-26 2018-01-26 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池系统供氢装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238616A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN103781530A (zh) * 2011-09-08 2014-05-07 株式会社鹭宫制作所 过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统
CN107634247A (zh) * 2017-09-26 2018-01-26 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池系统供氢装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109119656A (zh) 2019-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109119656B (zh) 一种燃料电池电堆的气体循环系统
CN205900704U (zh) 燃料电池的排氢系统
JP2005501374A5 (zh)
CN113270616B (zh) 一种车用燃料电池增湿器系统及增湿方法
CN103344040B (zh) 热泵热水器及其除霜控制方法
US20200335807A1 (en) Waste gas post-treatment system, reactor system and method for waste gas post-treatment for a fuel cell system
JP6019634B2 (ja) 燃料電池冷却水システム
US20070218326A1 (en) Approach of solving humidification device turndown ratio for proton exchange membrane fuel cells
CN204718138U (zh) 内置缓冲水箱的燃气热水器及应用其的水路管网
US8980494B2 (en) Water management for a fuel cell
CN213692127U (zh) 车辆及其电池动力系统
CN211650811U (zh) 空压机冷却水余热回收系统
US20130273448A1 (en) Freeze tolerant fuel cell fuel pressure regulator
JP4575766B2 (ja) 燃料電池システム
CN210516879U (zh) 一种氢燃料电池与发动机
JP2005129387A (ja) 燃料電池システム
CN210680344U (zh) 一种利用汽车尾气加热取暖的免放水管路系统
US20110014530A1 (en) Reservoir for hot weather operation of evaporatively cooled fuel cell
CN220106594U (zh) 一种燃料电池热量回收和低温冷启动系统
CN219913215U (zh) 蓄热水箱热网调峰系统
CN212230531U (zh) 一种氢能源汽车燃料电池热管理系统
CN217423395U (zh) 一种多功能换热机组
CN212692650U (zh) 一体化高温换热系统
CN212571052U (zh) 一种燃料电池供氢系统及燃料电池系统
CN217176949U (zh) 一种室外备用泵冬季防冻系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220111

Address after: 201800 No. 1788, xiechun Road, Anting Town, Jiading District, Shanghai

Patentee after: Shanghai jiehydrogen Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 509, building 1, 563 Songtao Road, Zhangjiang hi tech park, Shanghai 200041

Patentee before: SAIC Motor Corp.,Ltd.