CN211088416U - 一种燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池系统，包括电堆模块、电气控制组件、氢气路系统、冷却回路系统和空气路系统，所述的氢气路系统包括截止阀、比例阀和引射器，高压氢气经过截止阀、比例阀、引射器后连接到电堆模块的氢气输入口，电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢口连接，其特征在于：在所述电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢引射口之间设有至少一级水汽分离模块，电堆模块的回氢输出口排出的混合气体经过至少一级水汽分离模块处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，水汽分离模块设置水汽排出口用于排出水，通过至少一级水汽分离模块分离混合气体的水份后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种燃料电池系统。
背景技术：
现有的氢燃料电池系统物质流一般包括空气路、氢气路、冷却剂三路流体。其中空气是直接外排，冷却剂是内循环，氢气需要循环使用并外排少量副产物水和空气路渗透过来的氮气。目前氢气路的气体循环大部分采用氢气循环泵进行氢气循环，吹扫阀进行排水及氮气。氢气循环泵为主动增压式，结构复杂，成本高，还需要耗能，维护不方便。传统的引射器的集成度低、由于混合体质量过大(含水率高)在低功率阶段引射效果不理想，回氢量不足及不稳定。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种燃料电池系统，解决现有技术中电堆模块回氢混合体含水率高、质量过大导致在低功率阶段引射效果不理想，回氢量不足及不稳定的问题。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
本实用新型的目的是提供一种燃料电池系统，包括电堆模块、电气控制组件、氢气路系统、冷却回路系统和空气路系统，所述的氢气路系统包括截止阀、比例阀和引射器，高压氢气经过截止阀、比例阀、引射器后连接到电堆模块的氢气输入口，电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢口连接，其特征在于：在所述电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢引射口之间设有至少一级水汽分离模块，电堆模块的回氢输出口排出的混合气体经过至少一级水汽分离模块处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，水汽分离模块设置水汽排出口用于排出水。
上述所述的电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢引射口之间设有两级水汽分离模块。
上述所述的两级水汽分离模块包括第一水汽分离模块和第二水汽分离模块, 第一水汽分离模块输出口连接第二水汽分离模块的输入口，第二水汽分离模块的输出口与引射器的回氢引射口连接，第一水汽分离模块的输入口与电堆模块的回氢输出口连接。
上述所述的第一水汽分离模块和第二水汽分离模块还分别包括第一排水口和第二排水口，第一排水口和第二排水口通过吹扫管路与吹扫阀连接。
上述所述的氢气路系统还包括输出电堆气液分配装置和输入电堆气液分配装置，第一水汽分离模块安装在输出电堆气液分配装置里。
上述所述的输出电堆气液分配装置包括第一集块，第一集块上设有供氢气流通的氢气主流道、供空气流通的空气主流道、以及供冷却液流通的冷却液主流道，氢气主流道、空气主流道和冷却液主流道相互隔开，氢气主流道内安装第一水汽分离模块。
上述所述的氢气主流道、空气主流道和冷却液主流道的上下两端分别开设有氢气开口、空气开口和冷却液开口，氢气主流道的其中一端的氢气开口里安装有弯头，氢气主流道另一端的氢气开口里安装有封盖，所述第一水汽分离模块包括中心轴和螺旋叶片，弯头和封盖分别压紧中心轴的两端。
上述所述的弯头和封盖的内侧均安装有防松橡胶帽，防松橡胶帽设有凹槽，中心轴的两端卡在凹槽内。
上述所述的第一集块一侧设有安装板，安装板上开设有若干氢气孔、若干空气孔和若干冷却液孔，第一集块还设有若干氢气分流道、若干空气分流道和若干冷却液分流道，若干氢气分流道的一端分别与氢气主流道连通，若干氢气分流道的另一端与氢气孔连通；若干空气分流道的一端分别与空气主流道连通，若干空气分流道的另一端与空气孔连通；若干冷却液分流道的一端分别与冷却液主流道连通，若干冷却液分流道的另一端与冷却液孔连通。
上述所述的氢气路系统还包括泄压阀,截止阀、比例阀、引射器和第二水汽分离模块集成安装在一个第二集块上。
上述所述的引射器安装在集块内部，截止阀、比例阀和第二水汽分离模块安装在第二集块外面并通过第二集块内部开设的管道连通。
上述所述的比例阀与引射器之间安装第一压力传感器，在引射器与电堆模块之间安装第二压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器都安装在第二集块上。
上述所述的第二集块两侧设置安装支架，第二集块的底面安装电发热器。
本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
1)本实用新型包括电堆模块、电气控制组件、氢气路系统、冷却回路系统和空气路系统，所述的氢气路系统包括截止阀、比例阀和引射器，高压氢气经过截止阀、比例阀、引射器后连接到电堆模块的氢气输入口，电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢口连接，其特征在于：在所述电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢引射口之间设有至少一级水汽分离模块，电堆模块的回氢输出口排出的混合气体经过至少一级水汽分离模块处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，水汽分离模块设置水汽排出口用于排出水，通过至少一级水汽分离模块分离混合气体的水份后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便；
2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
图1是本实用新型实施例一的立体图；
图2是本实用新型实施例一的立体分解图；
图3是本实用新型实施例一的局部结构示意图；
图4是本实用新型实施例一的输出电堆气液分配装置的立体图；
图5是电堆气液分配装置另一角度的立体图；
图6是电堆气液分配装置的爆炸图；
图7是电堆气液分配装置的俯视图；
图8是图7的A-A剖视图；
图9是电堆气液分配装置的侧视图；
图10是图9的B-B剖视图；
图11是图9的C-C剖视图；
图12是图9的D-D剖视图；
图13是电堆气液分配装置中螺旋铰龙叶片的结构示意图；
图14是本实用新型实施例一的第二集块集成结构示意图；
图15是本实用新型实施例一的第二集块集成结构的另一个角度示意图；
图16是本实用新型实施例一的俯视图；
图17是图16的E-E剖视图；
图18是图17的G-G剖视图；
图19是图16的F-F剖视图。
图20是本实用新型实施例一的引射器中喷嘴的结构示意图；
图21是本实用新型实施例一的引射器中混合室的结构示意图；
图22是本实用新型实施例一的引射器省略集块后的分解示意图；
图23是本实用新型实施例一的引射器原理剖视图；
图24是本实用新型实施例一的方框示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一：
如图1至图24所示，本实施例提供的是一种燃料电池系统，包括电堆模块 300、电气控制组件400、氢气路系统500、冷却回路系统和空气路系统，所述的氢气路系统500包括截止阀9、比例阀8和引射器6，高压氢气经过截止阀9、比例阀8、引射器6后连接到电堆模块300的氢气输入口，电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢口连接，其特征在于：在所述电堆模块300的回氢输出口与引射器6的回氢引射口32之间设有至少一级水汽分离模块200，电堆模块300 的回氢输出口排出的混合气体经过至少一级水汽分离模块200处理分离出水后进入到引射器6的回氢引射口32，水汽分离模块200设置水汽排出口用于排出水，通过至少一级水汽分离模块分离混合气体的水份后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便。
在所述电堆模块300的回氢输出口与引射器6的回氢引射口32之间设有两级水汽分离模块200，增加两级水汽分离模块，对回氢的混合气体进行除水减重，提高氢气含量，进而提高引射器的工作能力范围，解决行业引射器应用在燃料电池系统的低功率阶段回氢量小的难点。
所述两级水汽分离模块200包括第一水汽分离模块200A和第二水汽分离模块200B,第一水汽分离模块200A输出口连接第二水汽分离模块200B的输入口 203B，第二水汽分离模块200B的输出口202B与引射器6的回氢引射口32连接，第一水汽分离模块200A的输入口与电堆模块300的回氢输出口连接，结构布置合理。
第一水汽分离模块200A和第二水汽分离模块200B还分别包括第一排水口 201A和第二排水口201B，第一排水口201A和第二排水口201B通过吹扫管路与吹扫阀5连接，便于分离出的水份排出。
氢气路系统500还包括输出电堆气液分配装置501和输入电堆气液分配装置502，第一水汽分离模块200A安装在输出电堆气液分配装置501里，集成度高，结构布置合理。
如图4至图13所示，输出电堆气液分配装置501包括第一集块1，第一集块1上设有供氢气流通的氢气主流道11、供空气流通的空气主流道12、以及供冷却液流通的冷却液主流道13，氢气主流道11、空气主流道12和冷却液主流道13相互隔开，氢气主流道11内安装第一水汽分离模块200A。
所述氢气主流道11、空气主流道12和冷却液主流道13的上下两端分别开设有氢气开口111、空气开口121和冷却液开口131，氢气主流道11的其中一端的氢气开口111里安装有弯头3，氢气主流道11另一端的氢气开口111里安装有封盖4，所述第一水汽分离模块包括中心轴21和螺旋叶片22，弯头3和封盖4分别压紧中心轴21的两端,质量可靠，生产方便，工序少。
所述弯头3和封盖4的内侧均安装有防松橡胶帽7，防松橡胶帽7设有凹槽，中心轴21的两端卡在凹槽内,防松橡胶帽7可辅助支撑及补偿螺旋铰龙叶片2 与弯头3及封盖4之间的轴向间隙，起到对螺旋铰龙叶片2压紧及防松的作用。
所述第一集块1一侧设有安装板17，安装板上开设有若干氢气孔171、若干空气孔172和若干冷却液孔173，第一集块1还设有若干氢气分流道14、若干空气分流道15和若干冷却液分流道16，若干氢气分流道14的一端分别与氢气主流道11连通，若干氢气分流道14的另一端与氢气孔171连通；若干空气分流道15的一端分别与空气主流道12连通，若干空气分流道15的另一端与空气孔172连通；若干冷却液分流道16的一端分别与冷却液主流道13连通，若干冷却液分流道16的另一端与冷却液孔173连通。
如图14至图23，氢气路系统500还包括泄压阀10,截止阀9、比例阀8、引射器6和第二水汽分离模块200B集成安装在一个第二集块100上,结构紧凑，集成度高，体积小，安装简便。
引射器6安装在集块100内部，截止阀9、比例阀8和第二水汽分离模块 200B安装在第二集块100外面并通过第二集块100内部开设的管道连通,结构紧凑，集成度高，体积小，安装简便。
在比例阀8与引射器6之间安装第一压力传感器11a，在引射器6与电堆模块300之间安装第二压力传感器11b，第一压力传感器11a、第二压力传感器11b 都安装在第二集块100上,结构紧凑，集成度高。
上述引射器6包括喷嘴1、混合室2、内密封圈4和紧固螺钉20，所述的集块100中间挖出圆筒形的空腔31，喷嘴1和混合室2分别套装在圆筒形的空腔 31的两端；混合室2与集块100之间用内密封圈4密封，喷嘴1与集块100之间用内密封圈4密封，紧固螺钉20将喷嘴1、混合室2安装固定在集块100上，在集块100壁面上开有回氢引射口32作为被引流氢气的入口，喷嘴1中间设置第一流道11作为高压氢气流体的通道，喷嘴1一端设置高压流体入口12，喷嘴 1另一端是高压喷射口13，混合室2设置混合段流道21和扩张段流道22，高压喷射口13喷射出来的高压氢气流体与回氢引射口32流入的被引流氢气在混合段流道21混合，并经过扩张段流道22后引射出去。引射器6的结构更加简化，体积小，集成度高，成本低，加工简单。
上述的喷嘴1包括第一圆筒部14和与第一圆筒部14相连接的喷射部15，第一圆筒部14的外表面与集块100的内表面配合嵌套，在第一圆筒部14的外表面与集块100的空腔31内表面之间设置内密封圈4进行密封；第一圆筒部14 的一端设置第一法兰翻边16，在第一法兰翻边16上设置若干第一安装孔17，在圆筒形的空腔31的前端面上设置若干个第一螺孔33，第一安装孔17与第一螺孔33位置对应，紧固螺钉20穿过第一安装孔旋进第一螺孔33将喷嘴1安装在集块100上；喷射部15是一个圆锥体；第一圆筒部14的外表面设置至少一条第一环形凹槽141，所述第一环形凹槽141内安装有内密封圈4；混合室2包括第二圆筒部23，所述第二圆筒部23的两端分别开设有混合段入口232和扩张段出口233，在第二圆筒部23的外表面与集块100的空腔31内表面之间设置内密封圈4进行密封；所述第二圆筒部23的一端设置有第二法兰翻边24，所述第二法兰翻边24上设置若干第二安装孔25，所述圆筒形的空腔31的后端面上设置多干第二螺孔34，所述第二安装孔25与第二螺孔34位置对应，通过紧固螺钉20穿过第二安装孔25旋进第二螺孔34将混合室安装在集块100上；所述第二圆筒部23的外表面上设置至少一条第二环形凹槽231，所述第二环形凹槽231 内安装有内密封圈4。零件结构简单，安装容易，密封性好。
第二集块100两侧设置安装支架102，第二集块100的底面安装电发热器 104,电发热器104便于实现冷启动的要求。
以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种燃料电池系统，包括电堆模块(300)、电气控制组件(400)、氢气路系统(500)、冷却回路系统和空气路系统，所述的氢气路系统(500)包括截止阀(9)、比例阀(8)和引射器(6)，高压氢气经过截止阀(9)、比例阀(8)、引射器(6)后连接到电堆模块(300)的氢气输入口，电堆模块的回氢输出口与引射器的回氢口连接，其特征在于：在所述电堆模块(300)的回氢输出口与引射器(6)的回氢引射口(32)之间设有至少一级水汽分离模块(200)，电堆模块(300)的回氢输出口排出的混合气体经过至少一级水汽分离模块(200)处理分离出水后进入到引射器(6)的回氢引射口(32)，水汽分离模块(200)设置水汽排出口用于排出水。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：在所述电堆模块(300)的回氢输出口与引射器(6)的回氢引射口(32)之间设有两级水汽分离模块(200)。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述两级水汽分离模块(200)包括第一水汽分离模块(200A)和第二水汽分离模块(200B),第一水汽分离模块(200A)输出口连接第二水汽分离模块(200B)的输入口(203B)，第二水汽分离模块(200B)的输出口(202B)与引射器(6)的回氢引射口(32)连接，第一水汽分离模块(200A)的输入口与电堆模块(300)的回氢输出口连接。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池系统，其特征在于：第一水汽分离模块(200A)和第二水汽分离模块(200B)还分别包括第一排水口(201A)和第二排水口(201B)，第一排水口(201A)和第二排水口(201B)通过吹扫管路与吹扫阀(5)连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种燃料电池系统，其特征在于：氢气路系统(500)还包括输出电堆气液分配装置(501)和输入电堆气液分配装置(502)，第一水汽分离模块(200A)安装在输出电堆气液分配装置(501)里。
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统，其特征在于：输出电堆气液分配装置(501)包括第一集块(1)，第一集块(1)上设有供氢气流通的氢气主流道(11)、供空气流通的空气主流道(12)、以及供冷却液流通的冷却液主流道(13)，氢气主流道(11)、空气主流道(12)和冷却液主流道(13)相互隔开，氢气主流道(11)内安装第一水汽分离模块(200A)。
7.根据权利要求6所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述氢气主流道(11)、空气主流道(12)和冷却液主流道(13)的上下两端分别开设有氢气开口(111)、空气开口(121)和冷却液开口(131)，氢气主流道(11)的其中一端的氢气开口(111)里安装有弯头(3)，氢气主流道(11)另一端的氢气开口(111)里安装有封盖(4)，所述第一水汽分离模块(200A)包括中心轴(21)和螺旋叶片(22)，弯头(3)和封盖(4)分别压紧中心轴(21)的两端。
8.根据权利要求7所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述弯头(3)和封盖(4)的内侧均安装有防松橡胶帽(7)，防松橡胶帽(7)设有凹槽，中心轴(21)的两端卡在凹槽内。
9.根据权利要求8所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述第一集块(1)一侧设有安装板(17)，安装板上开设有若干氢气孔(171)、若干空气孔(172)和若干冷却液孔(173)，第一集块(1)还设有若干氢气分流道(14)、若干空气分流道(15)和若干冷却液分流道(16)，若干氢气分流道(14)的一端分别与氢气主流道(11)连通，若干氢气分流道(14)的另一端与氢气孔(171)连通；若干空气分流道(15)的一端分别与空气主流道(12)连通，若干空气分流道(15)的另一端与空气孔(172)连通；若干冷却液分流道(16)的一端分别与冷却液主流道(13)连通，若干冷却液分流道(16)的另一端与冷却液孔(173)连通。
10.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统，其特征在于：氢气路系统(500)还包括泄压阀(10),截止阀(9)、比例阀(8)、引射器(6)和第二水汽分离模块(200B)集成安装在一个第二集块(100)上。
11.根据权利要求10所述的一种燃料电池系统，其特征在于：引射器(6)安装在集块(100)内部，截止阀(9)、比例阀(8)和第二水汽分离模块(200B)安装在第二集块(100)外面并通过第二集块(100)内部开设的管道连通。
12.根据权利要求11所述的一种燃料电池系统，其特征在于：在比例阀(8)与引射器(6)之间安装第一压力传感器(11a)，在引射器(6)与电堆模块(300)之间安装第二压力传感器(11b)，第一压力传感器(11a)、第二压力传感器(11b)都安装在第二集块(100)上。
13.根据权利要求12所述的一种燃料电池系统，其特征在于：第二集块(100)两侧设置安装支架(102)，第二集块(100)的底面安装电发热器(104)。
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|---|---|---|---|---|
| CN111048818A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-21 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种燃料电池系统 |
| CN114899451A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-12 | 烟台东德实业有限公司 | 一种旋风式分水器与引射器集成式氢循环系统 |
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2019
- 2019-12-26 CN CN201922383449.1U patent/CN211088416U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Granted publication date: 20200724 Effective date of abandoning: 20240614 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200724 Effective date of abandoning: 20240614 |