CN115036533A - 一种燃料电池发动机氢气供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池发动机氢气供给装置，包括分别连接至外部燃料电池控制器的氢进电磁阀、引射器，引射器的第一端通过第一管路连接至外部氢气源，第一管路自氢气源端至引射器端依次安装氢进电磁阀、中压传感器和比例电磁阀，引射器的第二端经过第二管路连接至混合器、第三管路连接至电堆，第二管路上安装泄压阀，第三管路上安装低压传感器；电堆通过第四管路连接至混合器，第四管路安装排氢阀、汽水分离器，中部连接至引射器的第三端形成引射循环流，汽水分离器还通过第五管路连接至排水阀。本发明所述的燃料电池发动机氢气供给装置，大幅减少了连接管路数量，提高了系统结构紧凑性，减小了体积和重量。

Description

一种燃料电池发动机氢气供给装置
技术领域
本发明属于氢气供给技术领域，尤其是涉及一种燃料电池发动机氢气供给装置。
背景技术
燃料电池发动机氢气供给系统的主要功能是在确保系统安全性的前提下，为燃料电池电堆阳极提供具有一定压力和流量的氢气燃料。目前该系统零部件连接方式为管路简单机械连接,由于零部件数量多，导致连接管路多、密封部位多，密封部位失效风险大；另外，系统结构松散，体积大、紧凑性差；供氢通道容积较大，系统快速响应性差；氢气循环泵，价格昂贵、体积大、重量大。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种燃料电池发动机氢气供给装置，以解决上述至少任一技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种燃料电池发动机氢气供给装置，包括分别连接至外部燃料电池控制器的氢进电磁阀、中压传感器、比例电磁阀、引射器、低压传感器、电堆、汽水分离器、排氢阀、排水阀、混合器、泄压阀和氢浓度传感器，引射器的第一端通过第一管路连接至外部氢气源，第一管路自氢气源端至引射器端依次安装氢进电磁阀、中压传感器和比例电磁阀，引射器的第二端经过第二管路连接至混合器，还经过第三管路连接至电堆，电堆第二管路上安装泄压阀，第三管路上安装低压传感器；电堆通过第四管路连接至混合器，混合器外部连接至大气，第四管路靠近混合器的一端安装排氢阀，靠近电堆的一端安装汽水分离器，第四管路中部管路连接至引射器的第三端形成引射循环流，汽水分离器还通过第五管路连接至排水阀。
进一步的，所述中压传感器的型号为GEMS3500T0025A029000。
进一步的，所述引射器的型号为YSQ100。
进一步的，所述氢浓度传感器的型号为FISFH2-HY11-HC。
相对于现有技术，本发明所述的燃料电池发动机氢气供给装置具有以下优势：
(1)本发明所述的燃料电池发动机氢气供给装置，采用引射器执行氢气循环功能，将汽水分离器去除液态水后的大部分未反应氢气卷吸后，返回燃料电池电堆的阳极氢气流道入口再利用；在引射器体上集成了氢进电磁阀、比例电磁阀、泄压阀、中压传感器、低压传感器，这样大幅减少了连接管路数量，提高了系统结构紧凑性，减小了体积和重量；密封环节减少了，降低了密封失效风险；缩减了氢气通道容积，提高了系统响应性；同时降低了成本，大幅减轻了重量、减小了体积。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的燃料电池发动机氢气供给装置的系统原理示意图；
图2为本发明实施例所述的燃料电池发动机氢气供给装置的示意图。
附图标记说明：
1-氢进电磁阀；2-中压传感器；3-比例电磁阀；4-引射器；5-低压传感器；6-电堆；7-汽水分离器；8-引射循环流；9-排氢阀；10-排水阀；11-混合器；12-泄压阀；13-氢浓度传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种燃料电池发动机氢气供给装置，如图1和图2所示，包括氢进电磁阀1、中压传感器2、比例电磁阀3、引射器4、低压传感器5、电堆6、汽水分离器7、引射循环流8、排氢阀9、排水阀10、混合器11、泄压阀12、氢浓度传感器13，引射器4的第一端通过第一管路连接至外部氢气源，第一管路自氢气源端至引射器4端依次安装氢进电磁阀1、中压传感器2和比例电磁阀3，引射器4的第二端经过第二管路连接至混合器11，还经过第三管路连接至电堆6，第二管路上安装泄压阀12，第三管路上安装低压传感器5；电堆6通过第四管路连接至混合器11，混合器11外部连接至大气，第四管路靠近混合器11的一端安装排氢阀9，靠近电堆6的一端安装汽水分离器7，第四管路中部管路连接至引射器4的第三端形成引射循环流8，汽水分离器7还通过第五管路连接至排水阀10，电堆6上安装氢浓度传感器13，氢进电磁阀1、中压传感器2、比例电磁阀3、引射器4、低压传感器5、电堆6、汽水分离器7、排氢阀9、排水阀10、混合器11、泄压阀12、氢浓度传感器13均连接至外部的燃料电池控制器。
中压传感器2的型号GEMS3500T0025A029000；引射器4的型号为YSQ100。低压传感器5的型号为GEMS3500T0004A029000。氢浓度传感器1的型号为FIS FH2-HY11-HC。
本申请采用引射器4执行氢气循环功能，将汽水分离器7去除液态水后的大部分未反应氢气卷吸后，返回燃料电池电堆6的阳极氢气流道入口再利用；在引射器体上集成了氢进电磁阀1、比例电磁阀3、泄压阀12、中压传感器2、低压传感器5，这样大幅减少了连接管路数量，提高了系统结构紧凑性，减小了体积和重量；密封环节减少了，降低了密封失效风险；缩减了氢气通道容积，提高了系统响应性；同时降低了成本，大幅减轻了重量、减小了体积。
氢气供给系统的工作过程为：高压储氢瓶(HSS)内35或70MPa的氢气经过HSS内一级减压阀减压至15bar后被输送至供氢系统的氢进电磁阀1前端，系统通过开启氢进电磁阀1来为燃料电池电堆6阳极提供氢气；此处设置一个中压压力传感器2用来监测HSS一级减压阀后氢气供气压力是否正常，通过电堆6阳极入口低压压力传感器5实时监测电堆6阳极入口氢气压力，当压力超过限值，控制器控制泄压阀12开启，其设定压力为2.8bar(绝压)；通过比例电磁阀3，精确调节电堆6阳极入口氢气压力。燃料电池电堆反应后的氢、水混合物从阳极氢气流道出口流出，经过汽水分离器7去除氢气中90％以上液态水后，大部分未反应的氢气被氢循环泵增压后，返回燃料电池电堆6阳极氢气流道入口，汽水分离器7分离的液态水和少部分未反应的氢气，经排水电磁阀10和排氢阀9排放至混合器11，最终同阴极排出的空气一起排放至大气中。
为保证系统安全运行，需实时监测燃料电池电堆箱体内氢气是否存在泄漏情况，因此在燃料电池电堆箱体内部设置1个氢气浓度传感器13，实时监控箱体内的氢气浓度，当浓度超过限值时，燃料电池控制器关闭氢进电磁阀1并紧急切断电堆氢气供应，系统急停。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种燃料电池发动机氢气供给装置，其特征在于：包括分别连接至外部燃料电池控制器的氢进电磁阀、中压传感器、比例电磁阀、引射器、低压传感器、电堆、汽水分离器、排氢阀、排水阀、混合器、泄压阀和氢浓度传感器，引射器的第一端通过第一管路连接至外部氢气源，第一管路自氢气源端至引射器端依次安装氢进电磁阀、中压传感器和比例电磁阀，引射器的第二端经过第二管路连接至混合器，还经过第三管路连接至电堆，电堆上安装氢浓度传感器，第二管路上安装泄压阀，第三管路上安装低压传感器；电堆通过第四管路连接至混合器，混合器外部连接至大气，第四管路靠近混合器的一端安装排氢阀，靠近电堆的一端安装汽水分离器，第四管路中部管路连接至引射器的第三端形成引射循环流，汽水分离器还通过第五管路连接至排水阀。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机氢气供给装置，其特征在于：中压传感器的型号为GEMS3500T0025A029000。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机氢气供给装置，其特征在于：引射器的型号为YSQ100。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机氢气供给装置，其特征在于：氢浓度传感器的型号为FISFH2-HY11-HC。
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