CN113140753A - 一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统及燃料电池，涉及车用燃料电池系统技术领域，免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统包括第一三通接头、两位三通阀、第二三通接头、关断阀以及过滤装置，其中，第一三通接头的一接口与氢气源连接，另外两个接口分别与两位三通阀第一端口和关断阀一端口相连；第二三通接头的一接口与氢供给循环模块连接，另外两个接口分别与两位三通阀第二端口和关断阀另一端口相连；两位三通阀第三端口和大气连通；过滤装置设置在第二三通接头和第二端口之间。本发明提供的装置可实现不对氢气管路及部件进行任何拆装，即可对氢气管路中吸附在氢气供给系统前端过滤装置中的固态杂质进行吹扫清除。
Description
技术领域
本发明涉及车用燃料电池系统技术领域，尤其涉及一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统及燃料电池。
背景技术
燃料电池系统发动机是用于一种新能源汽车用的动力系统。燃料电池系统发动机利用燃料氢气和氧化剂空气的电化学反应对外输出电能。
燃料电池反应所要求的氢气需要较高的纯度，通常要求纯度≥99.99％，但在实际使用过程中，实际进入氢气供给循环系统的氢气会掺杂少量的固态杂质，如金属碎屑、金属粉末、其它管路密封材料碎屑，这些颗粒物产生的主要原因为：氢气管路接头连接装配不良、氢气管路内壁脱落、管路阀件密封材料的脱落等，同时，前端氢气供给压力往往会比较高，通常为10bar-15bar，会进一步增加氢气管路产生杂质的概率，因此通常需要在氢气供给循环系统内或其前端离电堆不远处的氢气主管路中设置过滤装置，以避免氢气掺杂的杂质进入氢气喷射器、比例阀等氢气供给部件，甚至进入电堆内部，造成部件损坏或严重的密封问题、系统性能严重衰减。
在燃料电池使用过程中，氢气中掺杂的固态杂质会逐渐吸附在过滤装置中，不仅影响氢气氢气管路的流道畅通，这些杂质还可能冲破过过滤装置对后端喷射器、比例阀、电堆等部件带来伤害。因此有必要多过滤装置进行杂质清理。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统，实现不对氢气管路及部件进行任何拆装，即可对氢气管路中吸附在氢气供给系统前端过滤装置中的固态杂质进行吹扫清除。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统，设置在氢供给循环模块前端，包括第一三通接头、两位三通阀、第二三通接头、关断阀以及过滤装置，其中，
所述第一三通接头的一接口与氢气源连接，另外两个接口分别与所述两位三通阀第一端口和所述关断阀一端口相连；
所述第二三通接头的一接口与氢供给循环模块连接，另外两个接口分别与所述两位三通阀第二端口和所述关断阀另一端口相连；
所述两位三通阀第三端口和大气连通；
所述过滤装置设置在所述第二三通接头和两位三通阀第二端口之间。
进一步地，所述过滤装置为滤网、滤芯或薄膜滤中的一个。
本发明还公开了一种燃料电池，包括免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供的免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置，不需要对氢气管路及部件进行任何拆装，即可实现对氢气管路中吸附在氢气供给系统前端过滤装置中的固态杂质进行吹扫清除，将杂质吹扫出氢气管路外，减小氢气管路压损，保证氢气管路的流道畅通，同时消除氢气掺杂杂质冲破过滤装置后对后端喷射器、比例阀、电堆等部件带来的可能伤害。
2、本发明提供的免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置提供了氢气主路和氢气旁路两个氢气流通渠道，可以调节通过该清理装置的氢压力实现吹扫氢气强度灵活可调，从而有效、有针对性地对过滤装置中吸附的杂质进行清理。
附图说明
图1为本发明实施例燃料电池正常发电工作模式示意图。
图2为本发明实施例免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统吹扫工作模式示意图。
图中，1-第一三通接头，11-第四端口，12-第五端口，13-第六端口，2-两位三通阀，21-第一端口，22-第二端口，23-第三端口，3-第二三通接头，31-第七端口，32-第八端口，33-第九端口，4-关断阀，5-过滤装置，6-储氢罐，7-氢供给循环模块，8-电推，9-空气滤清器，10-空压机，101-空气截止阀。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。
如图1所示，一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统和包括免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统的燃料电池，免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统设置在氢供给循环模块7前端，包括第一三通接头1、两位三通阀2、第二三通接头3、关断阀4以及过滤装置5，其中，
所述第一三通接头1的三个接口，分别为第四端口11、第五端口12和第六端口13，第四端口11与氢气源(本实施例氢气源为储氢罐6)连接，第五端口12与所述两位三通阀2第一端口21相连，第六端口13和所述关断阀4一端口相连；
所述第二三通接头3的三个接口，分别为第七端口31、第八端口32和第九端口33，第八端口32与氢供给循环模块7连接，第七端口31与所述两位三通阀2第二端口22相连，第九端口33和所述关断阀4另一端口相连；
所述两位三通阀2的第三端口23和大气连通；
所述过滤装置5设置在所述第七端口31和两位三通阀2第二端口22之间的连接管道中。
第一三通接头1、两位三通阀2、过滤装置5、第二三通接头3通过相应的第五端口12与第一端口21、第二端口22与第七端口31之间的连接管路构成了氢气主路，燃料电池正常发电模式下，储氢罐6通过氢气主路给氢供给循环模块7供气。
第一三通接头1、关断阀4、第二三通接头3通过相应的第六端口13与关断阀4、关断阀4与第九端口33的连接管路构成了氢气旁路，吹扫模式下，储氢罐6通过氢气旁路经第七端口31进入过滤装置5后进行反向(从第七端口31指向第二端口22)吹扫，使得吸附在过滤装置5的杂质颗粒通过连接管路经过两位三通阀2的第三端口23最终被吹向大气。
第一三通接头1、第二三通接头3以及过滤装置5与相应管路采用卡套接头连接，卡套接头连接连接牢固性，气密性好。在其它实施例中，还可以采用螺纹或法兰连接。
所述两位三通阀2第一端口21和第二端口22与相应管路采用螺纹连接，关断阀4与相应管路采用螺纹连接，螺纹连接结构简单，连接可靠，拆装方便。在其他实施例中，也可采用法兰连接。
除免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统外，燃料电池还包括氢供给循环模块7，电推8，空气滤清器9，空压机10和空气截止阀101。
本杂质吹扫清理系统和燃料电池工作原理如下：
燃料电池正常发电模式：关断阀4保持关闭，氢供给循环模块7阀门开启，两位三通阀2第一端口21和第二端口22之间连通，第三端口23分别和第一端口21以及第二端口22关断联系。氢气从储氢罐6出发经过第一三通接头1第四端口11和第五端口12，进入两位三通阀2第一端口21，从第二端口22进入过滤装置5被过滤后通过第二三通接头3的第七端口31，过滤后的氢气通过第八端口32进入氢供给循环模块7，最终进入电堆8反应。
空气从空气滤清器9过滤后进入空压机10，此时空气截止阀101开启，空气进入电堆8进行反应。
实际使用过程中，储氢罐6中的氢气会掺杂少量的固态杂质，如金属碎屑、金属粉末、其它管路密封材料碎屑，这些杂质会吸附在过滤装置5上。
免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统吹扫模式：关断阀4开启，氢供给循环模块阀门7关闭，两位三通阀2第一端口21分别和第二端口22以及第三端口23关断联系，切断氢气主路，第二端口22和第三端口23之间连通，氢气从储氢罐6出发，经过第四端口11进入第一三通接头1第六端口13、关断阀4、第二三通接头3第九端口33，氢气气流从和第七端口31反向吹过滤装置5，使吸附在过滤装置5上的杂质颗粒顺着过滤装置5和第二端口22的管路，最终从第三端口23被吹出系统外部。如图2所示。实际使用中，针对氢气中有些杂质对过滤装置的吸附性不同，可以通过调节储氢罐6的供氢压力来调整吹扫氢气的强度，比如吸附性强的杂质，加大吹扫氢气的强度。从而更有效、有针对性地对过滤装置中吸附的杂质进行清理。在其它实施例中，也可以在氢气源和第一三通接头增设一个调节氢气压力的阀来调整吹扫氢气的强度。
综上所述，本发明提出的免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置，不需要对氢气管路及部件进行任何拆装，即可实现对氢气管路中吸附在氢气供给系统前端过滤装置5中的固态杂质进行吹扫清除，将杂质吹扫出氢气管路外，减小氢气管路压损，保证氢气管路的流道畅通，同时消除氢气掺杂杂质冲破过滤装置后对后端喷射器、比例阀、电堆等部件带来的可能伤害。
本发明提供的免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置提供了氢气主路和氢气旁路两个氢气流通渠道，可以调节通过该清理装置的氢压力实现吹扫氢气强度灵活可调，从而更有效、有针对性地对过滤装置中吸附的杂质进行清理。
本实施例，所述过滤装置5为滤网，在其它实施例中，也可采用滤芯或薄膜滤。
本实施例，第一三通接头1、两位三通阀2、第二三通接头3、关断阀4以及过滤装置5采用分体式设计，通过管路连接。在其它实施例中，第一三通接头1、两位三通阀2、第二三通接头3、关断阀4以及过滤装置5也可采用一体化设计，这样不存在上述各部件和中间管路的连接，密封性能好、成本降低，而且结构更紧凑，布置空间更小。
虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (3)
1.一种免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理系统，设置在氢供给循环模块(7)前端，其特征在于，包括第一三通接头(1)、两位三通阀(2)、第二三通接头(3)、关断阀(4)以及过滤装置(5)，其中，
所述第一三通接头(1)的一接口与氢气源连接，另外两个接口分别与所述两位三通阀(2)第一端口(21)和所述关断阀(4)一端口相连；
所述第二三通接头(3)的一接口与氢供给循环模块(7)连接，另外两个接口分别与所述两位三通阀(2)第二端口(22)和所述关断阀(4)另一端口相连；
所述两位三通阀(2)第三端口(23)和大气连通；
所述过滤装置(5)设置在所述第二三通接头(3)和两位三通阀(2)第二端口(22)之间。
2.根据权利要求1所述的免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置，其特征在于，所述过滤装置(5)为滤网、滤芯或薄膜滤中的一个。
3.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的免拆式燃料电池氢气管路杂质吹扫清理装置。
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