CN205376647U

CN205376647U - 一种燃料电池氢回收系统

Info

Publication number: CN205376647U
Application number: CN201620064201.2U
Authority: CN
Inventors: 陈焕光; 高勇; 亚努士
Original assignee: SHANGHAI EVERPOWER TECHNOLOGIES Ltd
Current assignee: Shunfeng Hengjin hydrogen energy development (Shanghai) Co., Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2026-01-22

Abstract

本实用新型实施例公开了一种燃料电池氢回收系统，包括：控制器、至少两个燃料电池模块、总氢气进口、氢气进口管道、氢气出口管道、缓存容器、氢气泵、排水管道、总空气出口和压力检测器。本实用新型实施例公开的燃料电池氢回收系统结构简单、成本较低、功耗低。

Description

一种燃料电池氢回收系统

技术领域

本实用新型实施例涉及新能源技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢回收系统。

背景技术

燃料电池作为一种新型的环保发电产品，具有无噪声、无污染、体积小、寿命长、能量转换率高、便于维护和成本低等特点，非常适合在一些非常规场合所用，例如：野外、户外或安静的写字楼等。采用氢气作为燃料，含有氧气的空气作为氧化剂的质子交换膜燃料电池是现有技术中常用的一种燃料电池。

上述以氢气作为燃料、以含有氧气的空气作为氧化剂的质子交换膜燃料电池在运行过程中，会伴随着大量产物水的生成。为了保证燃料电池的运行及性能，需要在燃料电池的运行过程中将运行过程中产生的水排出。

现有技术中，燃料电池在吹扫排水时直接将大量氢气排出系统，或在模块内部安装氢回收装置，这使得结构复杂、成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提出一种燃料电池氢回收系统，通过模块共用氢回收系统的办法以解决现有的燃料电池结构复杂、成本较高的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种燃料电池氢回收系统，包括：控制器、至少两个燃料电池模块、总氢气进口、氢气进口管道、氢气出口管道、缓存容器、氢气泵、排水管道、总空气出口和压力检测器；

每个所述燃料电池模块包括：氢气进口和氢气出口；

所述控制器与每个所述燃料电池模块电连接；所述总氢气进口通过所述氢气进口管道与每个所述燃料电池模块的氢气进口连接；每个所述燃料电池模块的氢气出口通过所述氢气出口管道与所述缓存容器的第一口连接；所述缓存容器的第一口还与所述氢气泵的入口连接；所述氢气泵的出口与所述氢气进口管道连接；所述缓存容器的第二口通过排水管道与所述总空气出口连接；所述压力检测器的输入端与所述缓存容器的第三口连接；所述压力检测器的输出端与所述氢气泵的控制端电连接。

进一步地，所述压力检测器为压力开关或压力传感器。

进一步地，还包括：排水阀；

所述排水阀设置于所述排水管道上。

进一步地，所述控制器的输入端与所述压力检测器的输出端电连接；所述控制器的输出端与所述排水阀的控制端电连接。

进一步地，还包括：阀控制器；

所述阀控制器的输入端与所述压力检测器的输出端电连接；所述阀控制器的输出端与所述排水阀的控制端电连接。

进一步地，所述阀控制器包括：计算模块和控制模块；

所述计算模块的输入端与所述压力检测器的输出端电连接；所述计算模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接；所述控制模块的输出端与所述排水阀的控制端电连接。

进一步地，所述计算模块包括比较器和/或计算器。

进一步地，所述控制模块为阀驱动开关或继电器。

进一步地，还包括：截止阀；

所述截止阀的入口与所述氢气泵的出口连接；所述截止阀的出口与所述氢气进口管道连接。

进一步地，每个所述燃料电池模块还包括：氢气出口阀；

所述氢气出口阀与所述氢气出口连接。

本实用新型实施例提供的燃料电池氢回收系统，控制器控制每个燃料电池模块运行后，氢气经氢气进口进入燃料电池模块中；由于氢气进口中的氢气有一定的压力，因此，在上述压力的作用下，燃料电池模块运行过程中产生的水以及燃料电池模块中的部分氢气经氢气出口进入缓存容器中；压力检测器对缓存容器的压力值进行检测，并根据检测到的压力值控制氢气泵的工作状态，当氢气泵处于开启状态时，缓存容器中的氢气经氢气泵进入氢气进口管道中重复利用，缓存容器中的水由总空气出口排出。经由上述方案，至少两个燃料电池模块共用一套装置将水排出，从而结构简单、成本较高；氢气泵不需要持续工作，从而功耗较低。此外，本实用新型实施例提供的燃料电池氢回收系统结构紧凑，适合批量生产；排水效果较好，且不会造成氢气的浪费。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的燃料电池氢回收系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二提供的燃料电池氢回收系统的结构示意图。

图3是本实用新型实施例二提供的燃料电池氢回收系统中的阀控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的燃料电池氢回收系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例一提供的燃料电池氢回收系统包括：控制器101、至少两个燃料电池模块102、总氢气进口103、氢气进口管道104、氢气出口管道107、缓存容器108、氢气泵109、排水管道110、总空气出口111和压力检测器112；其中，每个燃料电池模块102包括：氢气进口105和氢气出口106。

控制器101与每个燃料电池模块102电连接(图中未示出)。控制器101用于控制每个燃料电池模块102的工作状态(即：控制每个燃料电池模块102处于运行状态还是非运行状态)。

总氢气进口103通过氢气进口管道104与每个燃料电池模块102的氢气进口105连接。氢气供应装置(图中未示出)通过总氢气进口103，经氢气进口管道104，通过氢气进口105为相应的燃料电池模块102提供氢气，以作为燃料。

每个燃料电池模块102的氢气出口106通过氢气出口管道107与缓存容器108的第一口连接。每个燃料电池模块102运行状态中产生的水通过氢气出口106，经氢气出口管道107进入缓存容器108中，在水进入缓存容器108的过程中，不可避免地，会有部分氢气进入缓存容器108中，因此，缓存容器108中存储的是水和氢气的混合物。

缓存容器108的第一口还与氢气泵109的入口连接；氢气泵109的出口与氢气进口管道104连接。由于缓存容器108中存储有水和氢气的混合物，因此，当氢气泵109打开(即：处于开启状态)时，缓存容器108中存储的氢气经氢气泵109进入氢气进口管道104，从而能够经氢气进口管道104和氢气进口105进入相应的燃料电池模块102中，实现了缓存容器108中存储的氢气的重复利用，从而能够节省资源。

缓存容器108的第二口通过排水管道110与总空气出口111连接。由于缓存容器108中存储有水和氢气的混合物，因此，缓存容器108中存储的水能够通过排水管道110，经总空气出口111排出。

压力检测器112的输入端与缓存容器108的第三口连接，压力检测器112的输出端与氢气泵109的控制端电连接。压力检测器112用于对缓存容器108的压力值进行检测，并根据检测到的压力值控制氢气泵109的工作状态(即：氢气泵109处于开启状态还是关闭状态)。

当缓存容器108中存储的氢气较多时，缓存容器108的压力值较大；当缓存容器108中存储的氢气较小时，缓存容器108的压力值较小。特别地，随着氢气不断存储到缓存容器108中，缓存容器108中的压力值变大，当压力检测器112检测到的缓存容器108的压力值大于或等于第一阈值(例如：M)时，压力检测器112控制氢气泵109开启，实现缓存容器108中存储的氢气的重复利用；一段时间之后，由于缓存容器108中存储的氢气的量减少，缓存容器108的压力值减小，当压力检测器112检测到的缓存容器108的压力值小于或等于第二阈值(例如：N)时，压力检测器112控制氢气泵109关闭。经上述分析可知：氢气泵109不需要持续工作，从而能够减少功耗。

本实用新型实施例一提供的燃料电池氢回收系统，控制器101控制每个燃料电池模块102运行后，氢气经氢气进口105进入燃料电池模块102中；由于氢气进口105中的氢气有一定的压力，因此，在上述压力的作用下，燃料电池模块102运行过程中产生的水以及燃料电池模块102中的部分氢气经氢气出口106进入缓存容器108中；压力检测器112对缓存容器108的压力值进行检测，并根据检测到的压力值控制氢气泵109的工作状态，当氢气泵109处于开启状态时，缓存容器108中的氢气经氢气泵109进入氢气进口管道104中重复利用，缓存容器108中的水由总空气出口111排出。经由上述方案，至少两个燃料电池模块102共用一套装置将水排出，从而结构简单、成本较高；氢气泵109不需要持续工作，从而功耗较低。此外，本实用新型实施例提供的燃料电池氢回收系统结构紧凑，适合批量生产；排水效果较好，且不会造成氢气的浪费。

需要说明的是，图1中用实线表示管道，用虚线表示实现电连接的信号线。

图1中仅示出了燃料电池模块102的数量为3的燃料电池氢回收系统的结构图。需要说明的是，燃料电池模块102的数量可以为任意的正整数，例如：5。图1中用线的粗细来表示不同类别的管道，但是，并不用来限定相应管道的粗细。图1中用箭头的方向来表示氢气或者水的流向。

压力检测器112可以是压力开关，也可以是压力传感器。

如图1所示，本实用新型实施例提供的燃料电池氢回收系统还可以包括：排水阀113。其中，排水阀113设置于排水管道110上。排水阀113用于控制缓存容器108中存储的水是否经过排水管道110排出。当排水阀113处于打开状态时，缓存容器108中存储的水能够通过排水管道110，经总空气出口111排出；当排水阀113处于关闭状态时，缓存容器108中存储的水不能排出。此外，当排水阀112处于关闭状态时，缓存容器108中存储的氢气也不会经总空气出口111泄露。控制器101的输入端与压力检测器112的输出端电连接；控制器101的输出端与排水阀113的控制端电连接。控制器101用于根据压力检测器112输入的缓存容器108的压力值控制排水阀113的工作状态(即：排水阀113是处于打开状态还是关闭状态)。

当压力检测器112控制氢气泵109开启再关闭时，缓存容器108中存储的氢气经氢气泵109重复利用，此时，缓存容器108中存储的氢气较少。因此，此时，控制器101控制排水阀113开启时，缓存容器108中存储的水不仅能够经总空气出口111排出，而且缓存容器108中经总空气出口111排出的氢气也较少，因此，能够减少氢气的浪费。即：当压力检测器112控制氢气泵109关闭后，控制器101可以控制排水阀113开启。且控制器101可以控制排水阀113开启一段时间后，再将排水阀113关闭，此使得排水阀113不持续开启，以免造成氢气的泄露。

特别地，由于每当压力检测器112控制氢气泵109关闭后，控制器101就控制排水阀113开启的方案，每次排出的水的量较少，容易造成功耗的浪费。因此，压力检测器112控制氢气泵109关闭超过一定次数后，控制器101可以控制排水阀113开启，以排除缓存容器108中存储的水。

排水阀113可以是电磁阀、电动阀或者隔膜阀等电控阀。

氢气泵109可以具有截止功能。此种结构设置能够阻止氢气进口管道104中的氢气经氢气泵109进入缓存容器108中，以免造成氢气的浪费。氢气泵109可以是活塞氢气泵或者蠕动氢气泵等气泵。

如图1所示，本实用新型实施例一提供的燃料电池氢回收系统还可以包括：截止阀115。截止阀115用于阻止氢气进口管道104中的氢气经氢气泵109进入缓存容器108中，以免造成氢气的浪费。截止阀115可以是单向阀，也可以是电控阀。

每个燃料电池模块102中还可以包括：氢气出口阀(图中未示出)；氢气出口阀与氢气出口106连接。氢气出口阀用于控制氢气出口106的工作状态(即：氢气出口106处于打开状态还是关闭状态)。当氢气出口106处于打开状态时，燃料电池模块102运行状态中产生的水能够通过氢气出口106进入缓存容器108；当氢气出口106处于关闭状态时，燃料电池模块102运行状态中产生的水不能进入缓存容器108。燃料电池模块102可以每隔一定时间段(如：2分钟)控制氢气出口阀处于工作状态；氢气出口阀处于工作状态的时间段可以是另一时间段(如：2秒)。需要说明的是，时间段的长短可以根据实际需要进行设置，时间段的长度可以是任意的数，在本实用新型实施例一中不做限定。此种结构设置，使得燃料电池模块102运行状态中产生的水不会每时每刻都经氢气出口106进入缓存容器108，从而氢气出口106进入缓存容器108的氢气的量较少，从而不会造成氢气的浪费。氢气出口阀可以为电控阀。

每个燃料电池模块102中还可以包括：空气产生装置、散热装置、模块控制器和电堆(图中未示出)。空气产生装置用于为燃料电池模块102提供含有氧气的空气，以作为氧化剂。

如图1所示，每个燃料电池模块102中还可以包括：空气出口116，空气出口116通过燃料电池系统的空气出口管道117与总空气口111连接。燃料电池模块102中多余的空气能够经空气出口116，通过空气出口管道117，由总空气口111排出。

实施例二

图2是本实用新型实施例二提供的燃料电池氢回收系统的结构示意图。如图2所示，与图1提供的燃料电池氢回收系统不同的是，图2提供的燃料电池氢回收系统不再通过控制器101来控制排水阀113的工作状态，而是利用阀控制器114来控制排水阀113的工作状态。

如图2所示，与图1提供的燃料电池氢回收系统不同的是，图2提供的燃料电池氢回收系统还包括：阀控制器114。阀控制器114的输入端与压力检测器112的输出端电连接；阀控制器114的输出端与排水阀113的控制端电连接。

阀控制器114控制排水阀113的工作状态的方案与本实用新型实施例一中的控制器101控制排水阀113的工作状态的方案相同，具体可参加上述实施例一，在此不再赘述。

图3是本实用新型实施例二提供的燃料电池氢回收系统中的阀控制器的结构示意图。为了实现上述阀控制器114控制排水阀113的方案，如图3所示，该阀控制器114可以包括：计算模块201和控制模块202。其中，计算模块201的输入端(即：图3中的A点)与图2中的压力检测器112的输出端电连接；计算模块201的输出端与控制模块202的输入端电连接；控制模块202的输出端(即：图3中的B点)与图2中的排水阀113的控制端电连接。计算模块201用于对压力检测器112输入的缓存容器108的压力值进行计算；控制模块202用于根据计算模块201输入的计算结果，得到控制信号，以控制图2中的排水阀113的工作状态。

计算模块201可以包括比较器和/或计算器，用于得到压力检测器112控制氢气泵109关闭的次数。

控制模块202可以为阀驱动开关或继电器。

与本实用新型实施例一提供的燃料电池氢回收系统相比，本实用新型实施例二提供的燃料电池氢回收系统不再通过控制器101来控制排水阀113的工作状态，而是利用阀控制器114来控制排水阀113的工作状态，能够减小控制器101的负荷，且阀控制器114仅仅控制排水阀113的工作状态，负荷较小，能够保证控制的准确性。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由权利要求的范围决定。

Claims

1.一种燃料电池氢回收系统，其特征在于，包括：控制器、至少两个燃料电池模块、总氢气进口、氢气进口管道、氢气出口管道、缓存容器、氢气泵、排水管道、总空气出口和压力检测器；

每个所述燃料电池模块包括：氢气进口和氢气出口；

2.根据权利要求1所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，所述压力检测器为压力开关或压力传感器。

3.根据权利要求1所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，还包括：排水阀；

所述排水阀设置于所述排水管道上。

4.根据权利要求3所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，所述控制器的输入端与所述压力检测器的输出端电连接；所述控制器的输出端与所述排水阀的控制端电连接。

5.根据权利要求3所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，还包括：阀控制器；

6.根据权利要求5所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，所述阀控制器包括：计算模块和控制模块；

7.根据权利要求6所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，所述计算模块包括比较器和/或计算器。

8.根据权利要求6所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，所述控制模块为阀驱动开关或继电器。

9.根据权利要求1所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，还包括：截止阀；

10.根据权利要求1所述的燃料电池氢回收系统，其特征在于，每个所述燃料电池模块还包括：氢气出口阀；

所述氢气出口阀与所述氢气出口连接。