CN111883801A - 一种燃料电池空气系统 - Google Patents

一种燃料电池空气系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111883801A
CN111883801A CN202010643652.2A CN202010643652A CN111883801A CN 111883801 A CN111883801 A CN 111883801A CN 202010643652 A CN202010643652 A CN 202010643652A CN 111883801 A CN111883801 A CN 111883801A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
pipeline
humidifier
input port
output port
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.)
Pending
Application number
CN202010643652.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈斌
邓水根
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.)
Wuxi Wolfe Autoparts Co ltd
Original Assignee
Wuxi Wolfe Autoparts Co 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 Wuxi Wolfe Autoparts Co ltd filed Critical Wuxi Wolfe Autoparts Co ltd
Priority to CN202010643652.2A priority Critical patent/CN111883801A/zh
Publication of CN111883801A publication Critical patent/CN111883801A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • 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
    • 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
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供了一种燃料电池空气系统，其包括空气滤清器、空气压缩机、加湿器、选择阀及节气门，其中：所述空气滤清器的输出端经管道连接所述空气压缩机的输入口，所述空气压缩机的输出口经管道连接所述加湿器的第一输入口；所述述加湿器的第一输出口经管道连接所述选择阀的输入口，所述选择阀的第一输出口经管道连接所述电堆的输入口，所述电堆的输出口经管道连接所述节气门的第一输入口，所述节气门的第二输入口经管道连接所述选择阀的第二输出口，所述节气门的输出口连接所述加湿器的第二输入口。通过空气压缩机、选择阀及节气门的配合，本发明能够同时满足电堆对空气流量和压力的需求。

Description

一种燃料电池空气系统
技术领域
本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池空气系统。
背景技术
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。由于在整个过程中不涉及到燃烧过程，除了生成水和放出热量外，不再生成其他污染物，而且燃料电池直接将化学能转化为电能。因此，燃料电池具有无污染，高效率的优势，相对其他动力具有更广阔的前景。
目前车用氢燃料电池氧化剂采用空气，空气经过空滤的过滤，去除掉空气中污染电堆的成分，经过空压机压缩，提高空气的压力，再进入中冷器进行冷却，使其温度达到适合电堆工作的温度，然后经过冷却后的空气进入加湿器进行加湿，将加湿后的空气通入电堆阴极进行反应，反应后的气体从电堆阴极排出进入大气。如何精确控制进入电堆空气的流量和压力是整个空气系统控制的难点和关键点，因为流量和压力的控制影响着整个电堆的效率和寿命。
现有的燃料电池空气系统，进入燃料电池的空气流量和压力均采用空压机和节气门的组合进行控制：通过调节空压机转速来调节空气压力，再通过节气门阀门开启角度来控制进入空压机的流量和压力。主要的缺点是当空压机转速提高时，空气压力提高，虽然通过关小节气门角度可以减小空气流量，但进入电堆的空气压力升高，现有的设计方案不能同时满足电堆对空气流量和压力的需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池空气系统，其具体技术方案如下：
一种燃料电池空气系统，其包括空气滤清器、空气压缩机、加湿器、选择阀及节气门，其中：
所述空气滤清器的输出端经管道连接所述空气压缩机的输入口，所述空气压缩机的输出口经管道连接所述加湿器的第一输入口；
所述述加湿器的第一输出口经管道连接所述选择阀的输入口，所述选择阀的第一输出口经管道连接所述电堆的输入口，所述电堆的输出口经管道连接所述节气门的第一输入口，所述节气门的第二输入口经管道连接所述选择阀的第二输出口，所述节气门的输出口连接所述加湿器的第二输入口。
在一些实施例中，其还包括中冷器，所述中冷器设置在所述空气压缩机和所述加湿器之间的管道上。
在一些实施例中，其还包括空气排气装置，所述空气排气装置的输入口经管道连接所述加湿器的第二输出口。
通过空气压缩机、选择阀及节气门的配合，本发明能够同时满足电堆对空气流量和压力的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要实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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为本发明的燃料电池空气系统的结构示意图；
图1中包括空气滤清器1、空气压缩机2、中冷器3、加湿器4、选择阀5、电堆6、节气门7。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点、能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如1所示，本发明的燃料电池空气系统包括空气滤清器1、空气压缩机2、加湿器4、选择阀5及节气门7。其中：空气滤清器1的输出端经管道连接空气压缩机2的输入口，空气压缩机2的输出口经管道连接加湿器4的第一输入口。加湿器4的第一输出口经管道连接选择阀5的输入口，选择阀5的第一输出口经管道所述电堆6的输入口，电堆6的输出口经管道连接节气门7的第一输入口，节气门7的第二输入口经管道连接选择阀5的第二输出口，节气门7的输出口连接加湿器4的第二输入口。
空气依次流过空气滤清器1、空气压缩机2、加湿器4及选择阀5后进入至电堆6中，从而实现对电堆6的空气供应。完成还原反应后，电堆6内的空气依次流过节气门7、加湿器4后排出。
其中：空气滤清器1能够滤去空气中的粉尘等成分，从而防止电堆6被污染。空气压缩机2能够实现对空气的压缩，从而控制进入至电堆6中的空气的压力。加湿器4则能增加空气的湿度。选择阀5则能实现对空气的分流，从而控制进入至电堆6中的空气的流量。
本发明的燃料电池空气系统的工作原理如下：
电堆6刚启动时，电堆6对空气的流量和压力要求较低，为了避免空气压缩机工作在喘振区发生喘振，传统的设计方法是选择性能更优的空气压缩机，这样造成空气压缩机成本很高。而本发明通过调整空气压缩机2转速从而增大空气的流量，通过选择阀5将部分空气经调节选择阀5的第二输出口旁通至节气门7，达到电堆6所需空气流量及压力。如此，即能满足电堆6所需空气流量及空气压力，还可以使空气压缩机2避开喘振区域，提高空压机使用寿命。
电堆6工作在高功率段时，电堆6对空气的流量和压力要求增加。此时，通过提高空气压缩机2的转速可以增大空气流量和空气压力。由于电堆要求空气压力必须恒定在特定的值，如果空气压力过高则存在空气由于压力差进入氢气侧的风险，引发安全事故。通过提高空气压缩机2转速增大空气流量和压力后，再通过调节节气门7的开度满足电堆内空气压力要求，之后通过调节选择阀5的开度将多余的空气量旁通至节气门7内而不进入电堆6，就可以同时满足电堆6对空气流量和压力的要求，提高电堆6的效率和使用寿命。
可选的，本发明的燃料电池空气系统还包括中冷器3，中冷器3设置在空气压缩机2和加湿器4之间的管道上。通过设置中冷器3，能够实现对空气的冷却，从而实现对电堆6的散热、冷却。
可选的，本发明的燃料电池空气系统还包括空气排气装置8，空气排气装置8的输入口经管道连接加湿器4的第二输出口。
上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (3)

1.一种燃料电池空气系统，其特征在于，其包括空气滤清器、空气压缩机、加湿器、选择阀及节气门，其中：
所述空气滤清器的输出端经管道连接所述空气压缩机的输入口，所述空气压缩机的输出口经管道连接所述加湿器的第一输入口；
所述述加湿器的第一输出口经管道连接所述选择阀的输入口，所述选择阀的第一输出口经管道连接所述电堆的输入口，所述电堆的输出口经管道连接所述节气门的第一输入口，所述节气门的第二输入口经管道连接所述选择阀的第二输出口，所述节气门的输出口连接所述加湿器的第二输入口。
2.如权利要求1所述的燃料电池空气系统，其特征在于，其还包括中冷器，所述中冷器设置在所述空气压缩机和所述加湿器之间的管道上。
3.如权利要求1所述的燃料电池空气系统，其特征在于，其还包括空气排气装置，所述空气排气装置的输入口经管道连接所述加湿器的第二输出口。
CN202010643652.2A 2020-07-06 2020-07-06 一种燃料电池空气系统 Pending CN111883801A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010643652.2A CN111883801A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种燃料电池空气系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010643652.2A CN111883801A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种燃料电池空气系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111883801A true CN111883801A (zh) 2020-11-03

Family

ID=73150195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010643652.2A Pending CN111883801A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种燃料电池空气系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111883801A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113097533A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 上海电气集团股份有限公司 一种燃料电池空气供应系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956906A (zh) * 2012-10-19 2013-03-06 新源动力股份有限公司 一种燃料电池阴极系统
CN204439800U (zh) * 2015-03-16 2015-07-01 上海新源动力有限公司 用于氢燃料电池中空气系统的测试装置
US20170121830A1 (en) * 2011-09-21 2017-05-04 Encite Llc High Pressure Gas System
CN208045611U (zh) * 2018-02-09 2018-11-02 郑州宇通客车股份有限公司 一种燃料电池系统
CN209344234U (zh) * 2019-01-17 2019-09-03 河南豫氢动力有限公司 一种燃料电池系统快速热机的空气控制装置
CN110224155A (zh) * 2019-05-27 2019-09-10 深圳国氢新能源科技有限公司 氢燃料电池系统
CN110957503A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 同济大学 一种燃料电池低温启动的空气加热回流系统及控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170121830A1 (en) * 2011-09-21 2017-05-04 Encite Llc High Pressure Gas System
CN102956906A (zh) * 2012-10-19 2013-03-06 新源动力股份有限公司 一种燃料电池阴极系统
CN204439800U (zh) * 2015-03-16 2015-07-01 上海新源动力有限公司 用于氢燃料电池中空气系统的测试装置
CN208045611U (zh) * 2018-02-09 2018-11-02 郑州宇通客车股份有限公司 一种燃料电池系统
CN209344234U (zh) * 2019-01-17 2019-09-03 河南豫氢动力有限公司 一种燃料电池系统快速热机的空气控制装置
CN110224155A (zh) * 2019-05-27 2019-09-10 深圳国氢新能源科技有限公司 氢燃料电池系统
CN110957503A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 同济大学 一种燃料电池低温启动的空气加热回流系统及控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113097533A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 上海电气集团股份有限公司 一种燃料电池空气供应系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN212033153U (zh) 一种燃料电池空气路系统
CN109904489B (zh) 一种燃料电池及新能源汽车
CN110854416B (zh) 一种燃料电池系统的启动准备方法
CN113764700B (zh) 一种燃电系统、燃电系统的控制方法及车辆
JP5472905B2 (ja) 燃料電池システム
CN105633435A (zh) 一种车用燃料电池系统及其工作方法
CN109768302B (zh) 一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法
CN114198157A (zh) 一种燃料电池能量回收系统及控制方法
CN110957507A (zh) 一种燃料电池供气装置及其控制方法
CN114759229B (zh) 燃料电池控制系统
CN112201809A (zh) 集成式燃料电池空气供给系统及燃料电池系统
CN111769305B (zh) 一种兼顾压缩机工作点与动态响应能力的燃料电池系统
CN211829043U (zh) 车用燃料电池的空气系统和车用燃料电池
CN114204069A (zh) 一种能量回收式燃料电池空气供应系统
CN101483247B (zh) 燃料电池系统和操作该系统的方法
CN111883801A (zh) 一种燃料电池空气系统
CN116779909B (zh) 一种燃料电池空气供给系统
CN110400951B (zh) 一种氢燃料电池系统
CN114497641B (zh) 一种燃料电池空气子系统及其控制方法
CN213816208U (zh) 集成式燃料电池空气供给系统及燃料电池系统
CN108278218A (zh) 一种解决空压机喘振的装置
CN201191633Y (zh) 燃料电池氢气循环利用装置
CN210429978U (zh) 一种氢燃料电池系统
CN220873631U (zh) 燃料电池热管理系统及车辆
CN213988946U (zh) 一种利用燃料电池尾排和进气压力实现电堆壳体通风的装置

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201103