CN208674271U - 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 - Google Patents
一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208674271U CN208674271U CN201821315514.6U CN201821315514U CN208674271U CN 208674271 U CN208674271 U CN 208674271U CN 201821315514 U CN201821315514 U CN 201821315514U CN 208674271 U CN208674271 U CN 208674271U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- valve
- pressure
- module
- bottle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，包括加氢模块、储氢模块、调压模块和电堆氢气循环模块，所述加氢模块包括加氢口、单向阀和高压过滤器，所述加氢口一端连接有单向阀，且所述单向阀一端连接有高压过滤器，所述加氢模块通过高压过滤器连接储氢模块，所述储氢模块包括35MPa氢气瓶、瓶口阀、高压压力传感器、TPRD和溢流阀。本实用新型的有益效果是：本实用新型系统具有管接头数量少、结构简单、故障点少、安全可靠、可维修性强等特点，且系统流阻低，提高了燃料电池的功率及氢燃料的利用率，本实用新型具有良好的社会效益和经济效益，适用于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种氢气供应与循环系统，具体为一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，属于氢能燃料电池汽车应用技术领域。
背景技术
《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出要系统推进燃料电池汽车研发与产业化，《中国制造2025》将燃料电池并列为十五大主要任务之一，上述战略性指导政策为燃料电池汽车产业化指明了方向。氢气作为燃料电池汽车的动力源，由于其本身的易燃易爆性、分子小难密封以及氢脆等问题，使得燃料电池汽车用供氢及氢气循环系统存在一定的安全隐患。此外，氢气系统流阻直接影响燃料电池的功率与氢燃料的利用率。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决氢气作为燃料电池汽车的动力源，由于其本身的易燃易爆性、分子小难密封以及氢脆等问题，使得燃料电池汽车用供氢及氢气循环系统存在一定的安全隐患。此外，氢气系统流阻直接影响燃料电池的功率与氢燃料的利用率的问题，提出一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，包括加氢模块、储氢模块、调压模块和电堆氢气循环模块，所述加氢模块包括加氢口、单向阀和高压过滤器，所述加氢口一端连接有单向阀，且所述单向阀一端连接有高压过滤器，所述加氢模块通过高压过滤器连接储氢模块，所述储氢模块包括35MPa氢气瓶、瓶口阀、高压压力传感器、TPRD和溢流阀，其中一个所述瓶口阀一端连接高压压力传感器，所述调压模块包括减压阀、中压压力传感器、中压卸荷阀、放空口和中压过滤器，所述调压模块通过中压过滤器连接电堆氢气循环模块，所述电堆氢气循环模块包括比例电磁阀、低压压力传感器、低压卸荷阀、燃料电池电堆、氢水分离器、排氢电磁阀、排水电磁阀和氢循环泵。
进一步在于：所述35MPa氢气瓶为单口氢气瓶或双口氢气瓶，且所述单口氢气瓶和双口氢气瓶一端均连接有所述瓶口阀，所述双口氢气瓶另一端连接有瓶尾阀，35MPa氢气瓶、瓶口阀和瓶尾阀(如有)应为具备中国特种设备制造许可的单位所生产，且应为经过型式试验的定型产品。
进一步在于：所述储氢模块内的35MPa氢气瓶数量为2～10个。
进一步在于：所述高压过滤器过滤元件的公称孔直径≤10μm。
进一步在于：所述TPRD设置在所述瓶口阀内部，所述溢流阀优选设置在瓶口阀内部，且瓶口阀内部还设置有开关电磁阀、单向阀和手动阀，溢流阀的作用是当下游管线破裂或减压阀失效等造成氢气流量异常增大时，阻止氢气从 35MPa氢气瓶内向外失控泄放。
进一步在于：所述减压阀上设置有与中压压力传感器和中压卸荷阀相匹配的安装接口，且减压阀的阀后压力为0.5MPa～2.0MPa，且减压阀的出口压力负偏差值不大于出口压力的10％。
进一步在于：所述中压过滤器过滤元件的公称孔直径长度≤10μm，用来去除流向燃料电池电堆氢气中的颗粒物，所述放空口末端设置有双端关断式快速接头，正常使用时，只连接一端，能起到二次阻隔氢气从放空口向外逃逸的作用，另一端在系统检修时连接在放空管路上。
进一步在于：所述比例电磁阀阀后压力为0.02MPa～0.25MPa，所述氢水分离器的材质为奥氏体不锈钢，水分除去率优选95％以上,所述排氢电磁阀和排水电磁阀为直动式电磁阀，且其阀体材质为奥氏体不锈钢。
进一步在于：所述加氢模块、储氢模块和调压模块之间采用高压卡套管路连接，且管路系统材质为316或316L奥氏体不锈钢。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型系统具有管接头数量少、结构简单、故障点少、安全可靠、可维修性强等特点，且系统流阻低，提高了燃料电池的功率及氢燃料的利用率，本实用新型具有良好的社会效益和经济效益，适用于推广应用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型系统示意图。
图2是本实用新型加氢模块示意图。
图3是本实用新型储氢模块示意图。
图4是本实用新型调压模块示意图。
图5是本实用新型电堆氢气循环模块示意图。
图中：1、加氢口；2、单向阀；3、高压过滤器；4、高压压力传感器；5、瓶口阀；6、溢流阀；7、TPRD；8、35MPa氢气瓶；9、瓶尾阀；10、减压阀；11、中压压力传感器；12、放空口；13、中压过滤器；14、中压卸荷阀；15、比例电磁阀；16、低压压力传感器；17、燃料电池电堆；18、氢循环泵；19、氢水分离器；20、排氢电磁阀；21、排水电磁阀；22、低压卸荷阀；23、加氢模块；24、储氢模块；25、调压模块；26、电堆氢气循环模块。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5所示，一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，包括加氢模块23、储氢模块24、调压模块25和电堆氢气循环模块26，加氢模块23包括加氢口1、单向阀2和高压过滤器3，加氢口1一端连接有单向阀2，且单向阀2一端连接有高压过滤器3，加氢模块23通过高压过滤器3连接储氢模块24，储氢模块24包括35MPa氢气瓶8、瓶口阀5、高压压力传感器4、TPRD7 和溢流阀6，其中一个瓶口阀5一端连接高压压力传感器4，调压模块25包括减压阀10、中压压力传感器11、中压卸荷阀14、放空口12和中压过滤器13，调压模块25通过中压过滤器13连接电堆氢气循环模块26，电堆氢气循环模块 26包括比例电磁阀15、低压压力传感器16、低压卸荷阀22、燃料电池电堆17、氢水分离器19、排氢电磁阀20、排水电磁阀21和氢循环泵18。
作为本实用新型的一种技术优化方案，35MPa氢气瓶8为单口氢气瓶或双口氢气瓶，且单口氢气瓶和双口氢气瓶一端均连接有瓶口阀5，双口氢气瓶另一端连接有瓶尾阀9，35MPa氢气瓶8、瓶口阀5和瓶尾阀9应为具备中国特种设备制造许可的单位所生产，且应为经过型式试验的定型产品。
作为本实用新型的一种技术优化方案，储氢模块24内的35MPa氢气瓶8数量为2～10个。
作为本实用新型的一种技术优化方案，高压过滤器3过滤元件的公称孔直径≤10μm。
作为本实用新型的一种技术优化方案，TPRD7设置在瓶口阀5内部，溢流阀 6优选设置在瓶口阀5内部，且瓶口阀5内部还设置有开关电磁阀、单向阀和手动阀，溢流阀6的作用是当下游管线破裂或减压阀10失效等造成氢气流量异常增大时，阻止氢气从35MPa氢气瓶8内向外失控泄放。
作为本实用新型的一种技术优化方案，减压阀10上设置有与中压压力传感器11和中压卸荷阀14相匹配的安装接口，且减压阀10的阀后压力为0.5MPa～ 2.0MPa，且减压阀10的出口压力负偏差值不大于出口压力的10％。
作为本实用新型的一种技术优化方案，中压过滤器13过滤元件的公称孔直径长度≤10μm，用来去除流向燃料电池电堆氢气中的颗粒物，放空口12末端设置有双端关断式快速接头，正常使用时，只连接一端，能起到二次阻隔氢气从放空口12向外逃逸的作用，另一端在系统检修时连接在放空管路上。
作为本实用新型的一种技术优化方案，比例电磁阀15阀后压力为0.02MPa～0.25MPa，氢水分离器19的材质为奥氏体不锈钢，水分除去率优选95％以上，排氢电磁阀20和排水电磁阀21为直动式电磁阀，且其阀体材质为奥氏体不锈钢。
作为本实用新型的一种技术优化方案，加氢模块23、储氢模块24和调压模块25之间采用高压卡套管路连接，且管路系统材质为316或316L奥氏体不锈钢。
本实用新型在使用时，首先，加氢模块23通过高压卡套管与储氢模块24 相连，储氢模块24通过高压卡套管和调压模块25相连，加氢枪通过加氢口1 向系统提供氢气，流经瓶口阀5后储存于35MPa氢气瓶8内。燃料电池电堆用氢时，打开瓶口阀5，氢气经调压模块25中的减压阀10减压后送至电堆氢气循环模块26，通过比例电磁阀15调整燃料电池电堆内部氢气流道内的压力，以满足燃料电池电堆工作需要。燃料电池电堆反应后的氢、水混合物从氢气流道出口流出，经氢水分离器19去除95％以上液态水后，大部分未消耗掉的氢气被氢循环泵18增压后返回燃料电池电堆氢气流道入口，少部分氢气根据需要经排氢电磁阀20排放出去，氢水分离器19分离的液态水经排水电磁阀21排出；
如图2所示的加氢模块23中单向阀2用于防止不加氢时系统内的氢气通过加氢口1向外逃逸，高压过滤器3用于去除加氢时流向35MPa氢气瓶8内氢气中的颗粒物，高压过滤器3过滤元件的公称孔尺寸优选为≤10μm；
如图3所示的储氢模块24中的35MPa氢气瓶8有单口和双口之分，单口氢气瓶只需配一个瓶口阀，双口氢气瓶除需要配瓶口阀5外，还需要配一个瓶尾阀9。储氢模块24优选2～10个氢气瓶组成，35MPa氢气瓶8、瓶口阀5和瓶尾阀9应为具备中国特种设备制造许可的单位所生产，且应为经过型式试验的定型产品。瓶口阀5通常集成TPRD7、开关电磁阀、单向阀、手动阀等，为进一步减少系统管接头数量，优选瓶口阀内集成溢流阀6。溢流阀6的作用是当下游管线破裂或减压阀10失效等造成氢气流量异常增大时，阻止氢气从35MPa氢气瓶8内向外失控泄放；
为减少系统管接头数量，如图4所示的调压模块25中的减压阀10优选具备中压压力传感器11和中压卸荷阀14安装接口，进一步地，优选减压阀10自身集成中压卸荷阀14，减压阀10阀后压力优选为0.5MPa～2.0MPa，为保证燃料电池电堆安全，减压阀10出口压力负偏差值优选不大于出口压力的10％。为去除流向燃料电池电堆氢气中的颗粒物，中压过滤器13过滤元件的公称孔尺寸优选为≤10μm。放空口12末端优选配双端关断式快速接头，正常使用时，只连接一端，能起到二次阻隔氢气从放空口12向外逃逸的作用，另一端在系统检修时连接在放空管路上；
加氢模块23、储氢模块24和调压模块25之间采用高压卡套管路连接，管路系统材质应采用具有优良抗氢脆性能的316或316L奥氏体不锈钢，以调压模块25中的减压阀10为界，减压阀10含之前为高压系统，高压系统安装完毕后应进行43.75MPa下的氦检漏测试，氦气泄漏率应控制在1×10-6Pa m3/s以下。储氢模块24和调压模块25位于车辆开放位置时，瓶口阀TPRD7、瓶尾阀9(如有)及中压卸荷阀14优选就地放空；
如图5所示的燃料电池电堆氢气循环模块26中比例电磁阀15用于调整燃料电池电堆内部氢气流道内的压力，比例电磁阀15阀后压力优选为0.02MPa～ 0.25MPa。燃料电池电堆出口接氢水分离器19，氢水分离器19的材质采用奥氏体不锈钢，水分除去率优选95％以上。排氢电磁阀20和排水电磁阀21优选直动式电磁阀，阀体材质采用奥氏体不锈钢；
调压模块25减压阀10(不含)至电堆氢气循环模块26比例电磁阀15含之间为中压系统，比例电磁阀15之后为低压系统。为方便安装，避免温差变化及振动的影响，调压模块25和电堆氢气循环模块26之间的管路优选全部或部分采用金属软管。为降低系统流阻，系统管路中氢气的流速应尽可能小，优选高压系统和中压系统管路内氢气的流速不超过25m/s，低压系统在满足系统流阻要求的前提下，尽量降低氢气流速，减少接头、三通、弯头等管件的数量。整个系统安装完毕后，进行工作压力下的氢气泄漏量检测，确保氢气的渗透和泄漏量不超过0.15NL/h。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修该和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于：包括加氢模块(23)、储氢模块(24)、调压模块(25)和电堆氢气循环模块(26)；
所述加氢模块(23)包括加氢口(1)、单向阀(2)和高压过滤器(3)，所述加氢口(1)一端连接有单向阀(2)，且所述单向阀(2)一端连接有高压过滤器(3)，所述加氢模块(23)通过高压过滤器(3)连接储氢模块(24)；
所述储氢模块(24)包括35MPa氢气瓶(8)、瓶口阀(5)、高压压力传感器(4)、TPRD(7)和溢流阀(6)，其中一个所述瓶口阀(5)一端连接高压压力传感器(4)；
所述调压模块(25)包括减压阀(10)、中压压力传感器(11)、中压卸荷阀(14)、放空口(12)和中压过滤器(13)，所述调压模块(25)通过中压过滤器(13)连接电堆氢气循环模块(26)；
所述电堆氢气循环模块(26)包括比例电磁阀(15)、低压压力传感器(16)、低压卸荷阀(22)、燃料电池电堆(17)、氢水分离器(19)、排氢电磁阀(20)、排水电磁阀(21)和氢循环泵(18)。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述35MPa氢气瓶(8)为单口氢气瓶或双口氢气瓶，且所述单口氢气瓶和双口氢气瓶一端均连接有所述瓶口阀(5)，所述双口氢气瓶另一端连接有瓶尾阀(9)。
3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述储氢模块(24)内的35MPa氢气瓶(8)数量为2～10个。
4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述高压过滤器(3)过滤元件的公称孔直径≤10μm。
5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述TPRD(7)设置在所述瓶口阀(5)内部，所述溢流阀(6)优选设置在所述瓶口阀(5)内部，且瓶口阀(5)内部还设置有开关电磁阀、单向阀和手动阀。
6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述减压阀(10)上设置有与中压压力传感器(11)和中压卸荷阀(14)相匹配的安装接口，且减压阀(10)的阀后压力为0.5MPa～2.0MPa，且减压阀(10)的出口压力负偏差值不大于出口压力的10％。
7.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述中压过滤器(13)过滤元件的公称孔直径长度≤10μm，所述放空口(12)末端设置有双端关断式快速接头。
8.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述比例电磁阀(15)阀后压力为0.02MPa～0.25MPa，所述氢水分离器(19)的材质为奥氏体不锈钢，所述排氢电磁阀(20)和排水电磁阀(21)为直动式电磁阀，且其阀体材质为奥氏体不锈钢。
9.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，其特征在于，所述加氢模块(23)、储氢模块(24)和调压模块(25)之间采用高压卡套管路连接，且管路系统材质为316或316L奥氏体不锈钢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821315514.6U CN208674271U (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821315514.6U CN208674271U (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208674271U true CN208674271U (zh) | 2019-03-29 |
Family
ID=65837043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821315514.6U Active CN208674271U (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208674271U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108767293A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-11-06 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 |
| CN113113638A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池汽车高压供氢系统 |
| CN114759222A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-15 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种适用于低温冷启动的氢气供应系统 |
-
2018
- 2018-08-15 CN CN201821315514.6U patent/CN208674271U/zh active Active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108767293A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-11-06 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 |
| CN113113638A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池汽车高压供氢系统 |
| CN113113638B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-08-19 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池汽车高压供氢系统 |
| CN114759222A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-15 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种适用于低温冷启动的氢气供应系统 |
| CN114759222B (zh) * | 2022-03-30 | 2023-10-20 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种适用于低温冷启动的氢气供应系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108767293A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 | |
| CN208674271U (zh) | 一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统 | |
| CN107645003B (zh) | 燃料电池车用共轨喷氢系统 | |
| CN107524911B (zh) | 水下工作平台的液氧加注与回收系统 | |
| CN216389454U (zh) | 一种车载供氢系统 | |
| CN211116813U (zh) | 一种核电厂凝结水泵机械密封冷却水应急供应装置 | |
| CN112283575A (zh) | 一种车载供氢系统管路系统 | |
| CN211530087U (zh) | 应用于氢燃料电池汽车的供氢系统和氢燃料电池汽车 | |
| CN104763875A (zh) | 液化天然气或煤气卸液方法 | |
| CN201212574Y (zh) | 组合式限流阀 | |
| CN210532062U (zh) | 一种车载供氢系统管路系统 | |
| CN206669315U (zh) | 一种带辅助供气功能cng常规加气站 | |
| CN113999968B (zh) | 高压釜加酸系统及控制方法 | |
| CN111326768A (zh) | 燃料电池的氢气系统及氢气系统的储氢模块 | |
| CN212080863U (zh) | 一种储氢罐倒罐管路系统 | |
| CN201941738U (zh) | 一种6管高压气体长管液压加气半挂车 | |
| CN112066256A (zh) | 一种带保护装置的天然气调压站系统 | |
| CN210687760U (zh) | 一种煤矿液体二氧化碳直注系统 | |
| CN202370697U (zh) | 车用瓶自增压系统 | |
| CN112186221A (zh) | 一种氢燃料电池客车车载供氢装置 | |
| CN210424498U (zh) | 一种液态co2装卸车一体化集成装置 | |
| CN110296322B (zh) | 一种液态co2装卸车一体化集成装置及其应用方法 | |
| CN115127013A (zh) | 一种撬装式增压加氢站系统及其加氢方法 | |
| CN212338918U (zh) | 带保护装置的天然气调压站系统 | |
| CN112201813A (zh) | 氢气燃料供应控制方法、燃料电池及汽车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |