CN113422092A - 一种氢燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢燃料电池系统，包括氢燃料电池总成、尾气分离装置、第一空气供应设备和供氢装置，所述氢燃料电池总成具有空气入口、氢气入口、尾气出口和排水口，所述尾气分离装置具有尾气入口、氧气出口、氢气出口和废气出口，所述第一空气供应设备具有空气出口，所述供氢装置具有氢气出口，所述尾气分离装置的尾气入口与所述氢燃料电池总成的尾气出口连通，所述第一空气供应设备的空气出口和所述尾气分离装置的氧气出口均与所述氢燃料电池总成的空气入口通过第一压力调节阀连通，所述供氢装置的氢气出口和所述尾气分离装置的氢气出口均与所述氢燃料电池总成的氢气入口通过第二压力调节阀连通，其结构简单。
Description
技术领域
本发明属于氢燃料电池领域，尤其涉及一种氢燃料电池系统。
背景技术
氢气是氢气燃料电池的能量来源，氢气具有无污染、储量大的特点；但是目前现有的提取氢气技术成本昂贵；而氢燃料电池中氢气和氧气的反应通常不充分会使得尾气中含有氢气和氧气，从而导致氢气浪费，另外氢燃料电池在发电的过程中会产生大量热量，如此一来导致热量的流失，另外也大量的热量也影响设备的正常运行，最好，由于氢燃料电池的空气入口通入空气中的氧气比例较低会进一步的不利于氢气的有效反应。
发明内容
本发明目的是为了解决上述技术问题以提供一种可对氢燃料电池总成的尾气中的氧气和氢气进行回收利用的氢燃料电池系统。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案如下：一种氢燃料电池系统，包括氢燃料电池总成、尾气分离装置、第一空气供应设备和供氢装置，所述氢燃料电池总成具有空气入口、氢气入口、尾气出口和排水口，所述尾气分离装置具有尾气入口、氧气出口、氢气出口和废气出口，所述第一空气供应设备具有空气出口，所述供氢装置具有氢气出口，所述尾气分离装置的尾气入口与所述氢燃料电池总成的尾气出口连通，所述第一空气供应设备的空气出口和所述尾气分离装置的氧气出口均与所述氢燃料电池总成的空气入口通过第一压力调节阀连通，所述供氢装置的氢气出口和所述尾气分离装置的氢气出口均与所述氢燃料电池总成的氢气入口通过第二压力调节阀连通。
优选的，还包括冷却装置，所述冷却装置具有泄压口、进水口和出水口，所述氢燃料电池总成的排水口与所述冷却装置的进水口连通，所述冷却装置的泄压口处设有减压阀，所述冷却装置的出水口排出的水排至所述氢燃料电池总成外部以进行降温。
优选的，所述冷却装置为风冷却器。
优选的，还包括废热利用装置和废气排出管，所述废热利用装置具有进气口，所述废热利用装置的进气口和废气排出管的进气端均与所述尾气分离装置的废气出口连通，且所述废热利用装置的进气口与所述尾气分离装置的废气出口的连通处设有第一阀门，所述废气排出管上设有第二阀门。
优选的，所述废热利用装置为暖气管，所述废热利用装置的进气端即为所述废热利用装置的进气口。
优选的，还包括第二空气供应设备，所述第二空气供应设备的空气出口和废热利用装置的进气口均与所述第一阀门的同一接口连通，且所述第二空气供应设备的空气出口处设有第三阀门。
优选的，所述第一空气供应设备和第二空气供应设备均为鼓风机。
优选的，所述第一压力调节阀和第二压力调节阀均为三通压力调节阀。
本发明的有益效果在于：通过设置尾气分离装置使得氢气燃料电池总成排出的尾气中的氧气和氢气分别分离出来，且分离出来的氧气与氢气燃料电池总成的空气入口与空气混合，以提高第一空气供应装置所供应气体中的氧气含量，而分离出来的氢气与供氢装置供应的氢气混合向氢气燃料电池总成的氢气入口供氢，从而实现对尾气中氢气回收利用；通过设置冷却装置使得氢气燃料电池总成排水口排出的热水进行冷却后再排至对氢气燃料电池总成进行冷却，从而使得氢气燃料总成在工作时温度不至于过高；而增设废热利用装置可对尾气分离装置废气出口排出的气体中的热量进行回收利用，但由于废气出口排出气体是以氮气为主，而增设第二空气供应装置是为了避免通入废热利用装置中氮气含量过高。
附图说明
图1为本发明所述氢燃料电池系统的结构简图；
图2为本发明所述氢燃料电池系统的另一结构简图。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“两端”、“一端”、“另一端”、“水平”、“竖向”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”、“连通”、“贯通”等，应做广义理解，例如“连通”可以是两者直接连通或两者一体成型的连通或是两者之间通过管道连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
详见图1，本实施例提供了一种氢燃料电池系统，包括氢燃料电池总成1、尾气分离装置2、第一空气供应设备3和供氢装置4，所述氢燃料电池总成1具有空气入口、氢气入口、尾气出口和排水口，所述尾气分离装置2具有尾气入口、氧气出口、氢气出口和废气出口(废气出口排出的气体为空气中排出氧气后的成分，即氮气居多，当然废气出口也可理解成氮气出口)，所述第一空气供应设备3具有空气出口，所述供氢装置4具有氢气出口，所述尾气分离装置2的尾气入口与所述氢燃料电池总成1的尾气出口连通，所述第一空气供应设备3的空气出口和所述尾气分离装置2的氧气出口均与所述氢燃料电池总成1的空气入口通过第一压力调节阀5连通，所述供氢装置4的氢气出口和所述尾气分离装置2的氢气出口均与所述氢燃料电池总成1的氢气入口通过第二压力调节阀6连通。
优选的，还包括冷却装置7，所述冷却装置7具有泄压口、进水口和出水口，所述氢燃料电池总成1的排水口与所述冷却装置7的进水口连通，所述冷却装置7的泄压口处设有减压阀8，优选的，所述冷却装置7的出水口通过管道(该管道上可增设排水阀15)引流至所述氢燃料电池总成1的上方，其用以将冷却后的水排至所述氢燃料电池总成1外部以进行降温。
优选的，所述冷却装置7为风冷却器(其属于现有技术，但需在其上还设有与其内腔走水通道贯通的接口，该接口即为泄压口，所述减压阀为现有技术(可为压力锅上的安全阀)，在此不作赘述，其用以避免所述风冷却器内压力过高而发生事故)。
优选的，还包括废热利用装置9和废气排出管10，所述废热利用装置9具有进气口，所述废热利用装置9的进气口和废气排出管10的进气端均与所述尾气分离装置2的废气出口连通，且所述废热利用装置9的进气口与所述尾气分离装置2的废气出口的连通处设有第一阀门11，所述废气排出管10上设有第二阀门12。
优选的，所述废热利用装置9为暖气管，所述废热利用装置9的进气端即为所述废热利用装置9的进气口。
优选的，还包括第二空气供应设备13，所述第二空气供应设备13的空气出口和废热利用装置9的进气口均与所述第一阀门11的同一接口连通，且所述第二空气供应设备13的空气出口处设有第三阀门14，所述第二空气供应设备向所述废热利用装置9内供应空气，避免废热利用装置9中的氮气浓度过高。
优选的，所述第一空气供应设备3和第二空气供应设备13均为鼓风机。
优选的，所述第一压力调节阀5和第二压力调节阀6均为三通压力调节阀，期用以分别调节氢燃料电池总成1空气入口和氢气入口处压强，避免氢燃料电池总成的空气入口和氢气入口处的气压不稳定。
详见图2，其中，所述尾气分离装置2主要是从氢燃料电池总成1尾气出口排出的尾气分别分离出氢气和氧气，所述尾气分离装置2可由变压吸附制氧装置21和变压吸附制氢装置22串联而成(所述变压吸附制氧装置21和变压吸附制氢装置22均为现有较为成熟的技术，如文献号为CN212450623U、CN209005511U的中国专利文件公开类似，当然不仅限于此)，其变压吸附制氧装置21具有进气口、氧气出口和出气口，而变压吸附制氢装置22具有进气口、氢气出口和出气口，所述变压吸附制氧装置21的出气口与所述变压吸附制氢装置22的进气口连通，所述变压吸附制氧装置21的进气口即为尾气分离装置2的尾气入口，所述变压吸附制氧装置21的氧气出口即为尾气分离装置2的氧气出口，所述变压吸附制氢装置22的出气口即为所述尾气分离装置2的废气出口，所述变压吸附制氢装置22的氢气出口即为所述尾气分离装置2的氢气出口，其原理是：即先利用变压吸附制氧装置21从氢燃料电池总成1的尾气出口排出的尾气中分离出氧气，再接着利用变压吸附制氢装置22从其中分离出氢气，当然，所述变压吸附制氧装置21和变压吸附制氢装置22串联的先后顺序可调换。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (8)
1.一种氢燃料电池系统，其特征在于，包括氢燃料电池总成、尾气分离装置、第一空气供应设备和供氢装置，所述氢燃料电池总成具有空气入口、氢气入口、尾气出口和排水口，所述尾气分离装置具有尾气入口、氧气出口、氢气出口和废气出口，所述第一空气供应设备具有空气出口，所述供氢装置具有氢气出口，所述尾气分离装置的尾气入口与所述氢燃料电池总成的尾气出口连通，所述第一空气供应设备的空气出口和所述尾气分离装置的氧气出口均与所述氢燃料电池总成的空气入口通过第一压力调节阀连通，所述供氢装置的氢气出口和所述尾气分离装置的氢气出口均与所述氢燃料电池总成的氢气入口通过第二压力调节阀连通。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置具有泄压口、进水口和出水口，所述氢燃料电池总成的排水口与所述冷却装置的进水口连通，所述冷却装置的泄压口处设有减压阀，所述冷却装置的出水口排出的水排至所述氢燃料电池总成外部以进行降温。
3.根据权利要求2所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述冷却装置为风冷却器。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，还包括废热利用装置和废气排出管，所述废热利用装置具有进气口，所述废热利用装置的进气口和废气排出管的进气端均与所述尾气分离装置的废气出口连通，且所述废热利用装置的进气口与所述尾气分离装置的废气出口的连通处设有第一阀门，所述废气排出管上设有第二阀门。
5.根据权利要求4所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述废热利用装置为暖气管，所述废热利用装置的进气端即为所述废热利用装置的进气口。
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池系统，其特征在于，还包括第二空气供应设备，所述第二空气供应设备的空气出口和废热利用装置的进气口均与所述第一阀门的同一接口连通，且所述第二空气供应设备的空气出口处设有第三阀门。
7.根据权利要求6所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述第一空气供应设备和第二空气供应设备均为鼓风机。
8.根据权利要求1-7任一项所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述第一压力调节阀和第二压力调节阀均为三通压力调节阀。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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