CN115275267A - 多电堆燃料电池均匀供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种多电堆燃料电池均匀供气系统，包括离心式空压机、空气加湿罐、空气气管分流器、水气分离水箱、排气管和多个电堆，离心式空压机接入空气其出口与空气加湿罐的气体入口相连，空气加湿罐的出口与空气气管分流器的入口相连，空气气管分流器包括与电堆数量对应的多个空气出气管，每个空气出气管均设有比例阀和压力表，多个空气出气管的出口与多个电堆的阴极入口一一对应相连，多个电堆的阴极出口均与水气分离水箱的入口相连，水气分离水箱的气体出口与排气管相连。本发明提高了燃料电池系统中电堆的使用寿命及提高系统稳定的发电时间。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种多电堆燃料电池均匀供气系统。
背景技术
燃料电池是一种将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，具有能量转化效率高、无温室气体排放等优点，适用于汽车、电站、航天等领域。应用于电站领域时，为达到电站所需功率,氢燃料电池系统是由多个电堆进行串并联组成的，其中怎样给每个电堆均匀供气是一种重要的技术。
现有的技术中，多电堆的燃料电池系统都是经过并联管路给每一个电堆进行单独供气，因此系统中各个堆之间的气体分配不均，会导致各堆之间所发的电量也有细微的差异，长时间的使用会导致各个电堆之间的寿命出现差异，最终导致整个燃料电池系统的使用寿命缩短。经过氢气再循环系统的水气混合物在并联管路中也会不一致，导致每个电堆的水平衡也会不一致，个别电堆会有水淹的情况发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种多电堆燃料电池均匀供气系统，以提高燃料电池系统中电堆的使用寿命及提高系统稳定的发电时间。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多电堆燃料电池均匀供气系统，包括离心式空压机、空气加湿罐、空气气管分流器、水气分离水箱、排气管和多个电堆；所述离心式空压机接入空气其出口与所述空气加湿罐的气体入口相连，所述空气加湿罐的出口与所述空气气管分流器的入口相连，所述空气气管分流器包括与电堆数量对应的多个空气出气管，每个空气出气管均设有比例阀和压力表，多个空气出气管的出口与多个电堆的阴极入口一一对应相连，多个电堆的阴极出口均与所述水气分离水箱的入口相连，所述水气分离水箱的气体出口与所述排气管相连。
优选地，还包括水泵，所述水气分离水箱的液体出口与所述水泵的入口相连，所述水泵的出口与所述空气加湿罐的液体入口相连。
优选地，所述空气加湿罐将空气湿度增加到大于等于60％后送入所述空气气管分流器。
优选地，还包括氢气气管分流器，所述氢气气管分流器的入口接入氢气，所述氢气气管分流器包括与电堆数量对应的多个氢气出气管，每个氢气出气管均设有比例阀和压力表，多个氢气出气管的出口与多个电堆的阳极入口一一对应相连。
优选地，还包括冷却水水管分流器，所述冷却水水管分流器的入口接入冷却水，所述冷却水水管分流器包括与电堆数量对应的多个冷却水出水管，每个冷却水出水管均设有比例阀和压力表，多个冷却水出水管的出口与多个电堆的冷却水入口一一对应相连。
本发明的多电堆燃料电池均匀供气系统使气体均匀的送到燃料电池系统的各个电堆内，有利于各个电堆长时间的稳定运行，极大的减小了各个电堆之间所发的电量的差异，本发明利用了阴极侧的水进行回收再利用，减少了水资源的浪费，同时还可以根据不用的设计要求和策略可以对不同数量的电堆进行气体的均匀分配，有效的提高了燃料电池系统电堆的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1的多电堆燃料电池均匀供气系统的连接示意图。
图中，1：离心式空压机；2：空气加湿罐；3：空气气管分流器；4：第一电堆；5：第二电堆；6：第三电堆；7：水气分离水箱；8：水泵；9：排气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示，本实施例的多电堆燃料电池均匀供气系统包括：离心式空压机1、空气加湿罐2、空气气管分流器3、水气分离水箱7、水泵8、排气管9和多个电堆，本实施例的电堆为三个，分别为第一电堆4，第二电堆5和第三电堆6；离心式空压机1接入空气其出口与空气加湿罐2的气体入口相连，空气加湿罐2的出口与空气气管分流器3的入口相连，空气加湿罐2将空气湿度增加到大于等于60％后送入空气气管分流器3，空气气管分流器3包括与电堆数量对应的多个空气出气管，每个空气出气管均设有比例阀和压力表，多个空气出气管的出口与多个电堆的阴极入口一一对应相连，多个电堆的阴极出口均与水气分离水箱7的入口相连，水气分离水箱7的气体出口与排气管9相连，水气分离水箱7的液体出口与水泵8的入口相连，水泵8的出口与空气加湿罐2的液体入口相连。
本实施例的多电堆燃料电池均匀供气系统的工作原理和工作过程为：离心式空压机1将干空气送入空气加湿罐2中进行增湿后，将湿空气送入到空气气管分流器3中，通过空气气管分流器3的空气出气管集成的压力表可以看到分配到每一路出口的压力，分别调节空气气管分流器3的空气出气管集成的比例阀使每一路的出口压力达到一致，然后经过管路分别将分配后的空气送入到第一电堆4、第二电堆5和第三电堆6中，各个电堆阴极出口的水气混合物进入水气分离水箱7，在水气分离水箱7进行水气分离，气体通过排气管9排出到大气中，水保留在水气分离水箱7内，如果空气加湿罐2内置的液位计数值低于空气加湿罐2要求的液位，启动水泵8，将水气分离水箱7内的水补充到空气加湿罐2中，直到空气加湿罐2内的液位达到要求的数值后关闭水泵8。
实施例2
在实施例1对燃料电池电堆空气进行均匀分配的基础上，还可以对氢气和冷却水也进行分配，以进一步提高燃料电池系统中电堆的使用寿命及燃料电池系统稳定的发电时间。故本实施例还包括氢气气管分流器和冷却水水管分流器；氢气气管分流器的入口接入氢气，氢气气管分流器包括与电堆数量对应的多个氢气出气管，每个氢气出气管均设有比例阀和压力表，多个氢气出气管的出口与多个电堆的阳极入口一一对应相连；冷却水水管分流器的入口接入冷却水，冷却水水管分流器包括与电堆数量对应的多个冷却水出水管，每个冷却水出水管均设有比例阀和压力表，多个冷却水出水管的出口与多个电堆的冷却水入口一一对应相连。氢气和冷却水的分配调节原理与空气的相似，此处不再赘述。
本发明的多电堆燃料电池均匀供气系统使气体均匀的送到燃料电池系统的各个电堆内，有利于各个电堆长时间的稳定运行，极大的减小了各个电堆之间所发的电量的差异，本发明利用了阴极侧的水进行回收再利用，减少了水资源的浪费，同时还可以根据不用的设计要求和策略可以对不同数量的电堆进行气体的均匀分配，有效的提高了燃料电池系统电堆的使用寿命。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (5)
1.一种多电堆燃料电池均匀供气系统，其特征在于，包括离心式空压机(1)、空气加湿罐(2)、空气气管分流器(3)、水气分离水箱(7)、排气管(9)和多个电堆；所述离心式空压机(1)接入空气其出口与所述空气加湿罐(2)的气体入口相连，所述空气加湿罐(2)的出口与所述空气气管分流器(3)的入口相连，所述空气气管分流器(3)包括与电堆数量对应的多个空气出气管，每个空气出气管均设有比例阀和压力表，多个空气出气管的出口与多个电堆的阴极入口一一对应相连，多个电堆的阴极出口均与所述水气分离水箱(7)的入口相连，所述水气分离水箱(7)的气体出口与所述排气管(9)相连。
2.根据权利要求1所述的多电堆燃料电池均匀供气系统，其特征在于，还包括水泵(8)，所述水气分离水箱(7)的液体出口与所述水泵(8)的入口相连，所述水泵(8)的出口与所述空气加湿罐(2)的液体入口相连。
3.根据权利要求1所述的多电堆燃料电池均匀供气系统，其特征在于，所述空气加湿罐(2)将空气湿度增加到大于等于60％后送入所述空气气管分流器(3)。
4.根据权利要求1所述的多电堆燃料电池均匀供气系统，其特征在于，还包括氢气气管分流器，所述氢气气管分流器的入口接入氢气，所述氢气气管分流器包括与电堆数量对应的多个氢气出气管，每个氢气出气管均设有比例阀和压力表，多个氢气出气管的出口与多个电堆的阳极入口一一对应相连。
5.根据权利要求1所述的多电堆燃料电池均匀供气系统，其特征在于，还包括冷却水水管分流器，所述冷却水水管分流器的入口接入冷却水，所述冷却水水管分流器包括与电堆数量对应的多个冷却水出水管，每个冷却水出水管均设有比例阀和压力表，多个冷却水出水管的出口与多个电堆的冷却水入口一一对应相连。
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