CN211182372U - 氢燃料电池供气控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种氢燃料电池供气控制系统，该氢燃料电池供气控制系统包括供气面板和安装在所述供气面板上的氢气供应管路、惰性气体供应管路与空气供应管路，所述氢气供应管路包括依次连接的第一气体过滤器、第一球阀、第一减压阀及第二球阀，所述惰性气体供应管路包括依次连接的第二气体过滤器、第三球阀、第二减压阀及第四球阀，所述空气供应管路包括依次连接的第三减压阀和第五球阀。本实用新型氢燃料电池供气控制系统可有效的提高气体供应的安全性，且通过供气面板可对氢气供应管路、惰性气体供应管路及空气供应管路进行控制，从而提高对于气体供应操作的便捷性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池供气控制系统。
背景技术
氢燃料电池指的是质子交换膜燃料电池(PEMFC，proton exchange membranefuel cell)，是一种将存在于燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置，其具有能量转换效率高、工作温度低、启动迅速及无污染等优点。
可以理解的是，对于氢燃料电池的研究和发展需要进行大量的实验工作，氢能实验室便应运而生。氢能实验室是用于对氢燃料电池进行科学研究和产品检验的场所，其核心部分是供气系统，而供气控制系统则是连接供气系统和燃料电池的纽带。
然而，现有的氢燃料电池实验室大多没有专门的供气控制系统，均是直接在氢气管道和惰性气体气管道上安装一个减压阀和一个切断手阀，其结构设置过于简单，导致其安全性无法得到保障，且使用也不方便。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提出一种氢燃料电池供气控制系统，以解决现有的氢燃料电池气体供应存在安全性低及使用不便的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种氢燃料电池供气控制系统，该氢燃料电池供气控制系统包括供气面板和安装在所述供气面板上的氢气供应管路、惰性气体供应管路与空气供应管路，所述氢气供应管路包括依次连接的第一气体过滤器、第一球阀、第一减压阀及第二球阀，所述惰性气体供应管路包括依次连接的第二气体过滤器、第三球阀、第二减压阀及第四球阀，所述空气供应管路包括依次连接的第三减压阀和第五球阀。
优选地，所述氢燃料电池供气控制系统还包括第一压力表、第二压力表以及第三压力表，所述第一压力表设置在所述第一减压阀的出口管路上，所述第二压力表设置在所述第二减压阀的出口处管路上，所述第三压力表设置在所述第三减压阀的出口处管路上。
优选地，所述第一减压阀的出口管路上连接有通向外部的第一支路，所述第二减压阀的出口管路上连接有通向外部的第二支路，所述第一支路上设置有第一安全阀，所述第二支路上设置有第二安全阀。
优选地，所述氢燃料电池供气控制系统还包括设置在所述第一支路上的第六球阀和设置在所述第二支路上的第七球阀，所述第六球阀的进口端与所述第一减压阀的出口端连通，所述第六球阀的出口端与所述第一安全阀的进口端连通，所述第七球阀的进口端与所述第二减压阀的出口端连通，所述第七球阀的出口端与所述第二安全阀的进口端连通。
优选地，所述第一气体过滤器的出口管路上连接有第三支路，所述第三支路上设置有第八球阀，所述第三支路用于供应压力大于等于2Mpa的氢气。
优选地，所述第八球阀的出口处设置有双卡套接头。
优选地，所述第二减压阀的出口管路上连接有通向所述第二球阀的第四支路，所述第四支路上设置有第九球阀，所述第四支路用于所述氢气供应管路的吹扫置换。
优选地，所述氢燃料电池供气控制系统还包括设置在所述第四支路上的单向阀，所述单向阀的进口端与所述第九球阀的出口端连通，所述单向阀的出口端与所述第二球阀的进口端连通。
优选地，所述第二球阀、第四球阀及第五球阀的出口处均设置有双卡套接头。
本实用新型实施例的有益效果在于：通过第一气体过滤器滤除氢气中的颗粒杂质，防止氢气中夹杂的颗粒杂质损坏燃料电池或者第一减压阀，同时，通过第二气体过滤器滤除惰性气体中的颗粒杂质，防止惰性气体中夹杂的颗粒杂质损坏燃料电池或者第二减压阀。此外，在第一减压阀的进口端和出口端分别设置有第一球阀和第二球阀，当第一减压阀损坏时，可通过第一球阀切断外部氢气的供应，再通过第二球阀切断氢气供应管路对于燃料电池的氢气供应，从而达到隔离第一减压阀的目的，以保证拆卸维修的安全。同样，在第二减压阀的进口端和出口端分别设置有第三球阀和第四球阀，当第二减压阀损坏时，可通过第三球阀切断外部惰性气体的供应，再通过第四球阀切断惰性气体供应管路对于燃料电池的供应，从而达到隔离第二减压阀的目的，以保证拆卸维修的安全。本实用新型所涉及的氢气供应管路、惰性气体供应管路及空气供应管路集成安装在供气面板上，通过供气面板便可实现对氢气供应管路、惰性气体供应管路及空气供应管路进行控制，从而提高对于气体供应操作的便捷性。
附图说明
图1为本实用新型氢燃料电池供气控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种氢燃料电池供气控制系统，参见图1，该氢燃料电池供气控制系统包括供气面板10和安装在供气面板10上的氢气供应管路20、惰性气体供应管路30与空气供应管路40，氢气供应管路20包括依次连接的第一气体过滤器21、第一球阀22、第一减压阀23及第二球阀24，惰性气体供应管路30包括依次连接的第二气体过滤器31、第三球阀32、第二减压阀33及第四球阀34，空气供应管路40包括依次连接的第三减压阀41和第五球阀42。
本实用新型提供了一套模块化的实验室供气面板10，该供气面板10一般由不锈钢铁皮制成，所有阀门及管路都可集中安装在其上。具体的，在该供气面板10上集成安装有氢气供应管路20、惰性气体供应管路30及空气供应管路40，通过供气面板10可实现对于燃料电池的供应气体的集中控制，使得燃料电池在进行测试实验时可较为方便的对供应气体进行控制。
氢气从氢气储存设备内扩散出，并将扩散出的氢气减压至2Mpa左右，之后，经管路输送至第一气体过滤器21，以将氢气中夹杂的颗粒杂质滤除，避免该颗粒杂质对第一减压阀23和燃料电池造成损坏；而后，再经由第一球阀22输送至第一减压阀23，以对过滤后的氢气再次进行减压，使其压力达到实际使用的要求；然后，再经由第二球阀24输送至燃料电池内，以供燃料电池发电使用。应当注意的是，第一球阀22和第二球阀24在正常状况下都是处于开启状态的，但当第一减压阀23出现损坏时，此时，氢气供应管路20内的氢气压力将出现异常，需要立即关闭第一球阀22和第二球阀24，以切断第一减压阀23的前后管路，保证使用安全。
第一球阀22和第二球阀24可以是手动球阀、气动球阀或电动球阀等，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。在本实用新型具体实施例中，第一球阀22和第二球阀24为气动球阀，也就是说，当氢气供应管路20上的氢气压力高于设定的阈值时，第一球阀22和第二球阀24则会自动关闭，以切断氢气供应管路20对于氢燃料电池的氢气供应，同时，隔离第一减压阀23以保证拆卸维修的安全。
同样，惰性气体从惰性气体储存设备内扩散出，并将扩散出的氢气减压至2Mpa左右，之后，经管路输送至第二气体过滤器31，以将惰性气体中夹杂的颗粒杂质滤除，避免该颗粒杂质对第二减压阀33和燃料电池造成损坏；而后，再经由第三球阀32输送至第二减压阀33，以对过滤后的惰性气体再次进行减压，使其压力达到实际使用的要求；然后，再经由第四球阀34输送至燃料电池内，以用于燃料电池的气密性测试、保压测试及内部吹扫，此外，其还可用于气动阀的供气。应当注意的是，第三球阀32和第四球阀34在正常状况下都是处于开启状态的，但当第二减压阀33出现损坏时，此时，惰性气体供应管路30内的惰性气体压力将出现异常，需要立即关闭第三球阀32和第四球阀34，以切断第二减压阀33的前后管路，保证使用安全。
第三球阀32和第四球阀34可以是手动球阀、气动球阀或电动球阀等，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。在本实用新型具体实施例中，第三球阀32和第四球阀34为气动球阀，也就是说，当惰性气体供应管路30上的惰性气体压力高于设定的阈值时，第三球阀32和第四球阀34则会自动关闭，以切断惰性气体供应管路30对于氢燃料电池的惰性气体供应，同时，隔离第二减压阀33以保证拆卸维修的安全。
此外，空气通过外部的空压机压缩后，并对压缩后的空气进行净化，再经管路输送至第三减压阀41，然后再经第五球阀42输送至燃料电池，以供燃料发电使用。其中，空气可作为燃料电池测试的吹扫气体，也可作为某些气动设备的气源。由于经空压机压缩后的空气的压力较低，其相对比较安全，因此，未在第三减压阀41的前端设置球阀。当然，本领域技术人员可根据实际情况，在第三减压阀41的前端设置一个球阀，本实用新型技术方案不对此作限制。
在一较佳实施例中，本实用新型所涉及的氢燃料电池供气控制系统还包括用于检测第一减压阀23出口处的气体压力的第一压力表25、用于检测第二减压阀33出口处的气体压力的第二压力表35以及用于检测第三减压阀41出口处的气体压力的第三压力表43，第一压力表25设置在第一减压阀23的出口管路上，第二压力表35设置在第二减压阀33的出口处管路上，第三压力表43设置在第三减压阀41的出口处管路上。通过压力表可对减压后的气体的压力进行动态监测，以供实验员随时查看，其可根据压力表显示的实际压力，对减压阀进行实时调整，以使得减压后的气体实际压力满足氢燃料电池的使用需求。
考虑到在气体供应时存在供气压力偏高的问题，需要将气体供应管路中的气体泄放至外部，以保证气体的使用安全。具体的，在第一减压阀23的出口管路上连接有通向外部的第一支路50，第二减压阀33的出口管路上连接有通向外部的第二支路60，第一支路50上设置有第一安全阀51，第二支路60上设置有第二安全阀61。应当注意的是，安全阀在正常状况下是处于关闭状态的，因此，若气体供应管路中的气体压力未出现异常，供应的气体不会从第一支路50和第二支路60流向外部。而当气体供应管路中的气体压力出现异常，并高于设定的气体压力值时，安全阀将在气体压力的作用下自动起跳，以泄放气体供应管路内的气体。
安全阀在长期使用后，会不可避免的出现损坏的状况，因此，需要对其进行拆卸维修工作。而在拆卸维修时，则需要将整个气体供应管路关闭，如此，会对燃料电池的测试造成不便。为此，本实用新型所涉及的氢燃料电池供气控制系统还包括设置在第一支路50上的第六球阀52和设置在第二支路60上的第七球阀62，第六球阀52的进口端与第一减压阀23的出口端连通，第六球阀52的出口端与第一安全阀51的进口端连通，第七球阀62的进口端与第二减压阀33的出口端连通，第七球阀62的出口端与第二安全阀61的进口端连通。也就是说，在正常状态下，第六球阀52和第七球阀62是处于开启状态的，仅当第一安全阀51和第二安全阀61出现异常，需要对其进行拆卸维修时，必须将第六球阀52和第七球阀62关闭，以保证安全。
在另一较佳实施例中，本实用新型所涉及的氢燃料电池供气控制系统还包括设置在第一减压阀23的进口管路上的第三支路70，以通过该第三支路70向2Mpa或以上的高压气体设备供气。进一步的，在第三支路70上设置有第八球阀71，以通过该第八球阀71控制高压氢气的供应。
更进一步的，在第八球阀71的出口处设置有双卡套接头，以方便用户连接使用。双卡套接头具有连接牢靠、耐压能力高、耐温性，密封性和反复性好、安装检修方便等特点。双卡套接头的工作原理是将钢管插入卡套内，利用卡套螺母锁紧，抵触卡套，切入管子而密封。
在又一较佳实施例中，本实用新型所涉及的氢燃料电池供气控制系统还包括设置在第二减压阀33的出口管路上且通向第二球阀24的第四支路80，通过该第四支路80可将惰性气体输送至氢气供应管路20内，以利用该惰性气体对氢气供应管路20进行吹扫置换。可以理解的是，氢气供应管路20在长时间未使用的情况下，其内部会存在一定量的空气，因此，在使用氢气供应管路20之前，可通过第四支路80将惰性气体输送至氢气供应管路20内，以将其内存在的空气吹扫至外部，惰性气体不会与其它气体发生反应，不会对氢燃料电池的测试产生影响。比如，惰性气体为氮气，氮气通过第四支路80输送至氢气供应管路20后，利用氮气将其内的空气吹扫至外部，而其内的空气则被氮气所置换，而氮气的存在不会对燃料电池的测试产生影响。此外，若不想更换管路，还可利用该第四支路80向燃料电池中通入惰性气体，以对燃料电池进行气密性及保压测试。进一步的，在第四支路80上设置有第九球阀81，以通过该第九球阀81控制惰性气体的供应。
考虑到利用第四支路80向氢气供应管路20通入惰性气体进行吹扫时，会存在气体倒流的状况，为此，可通过在第四支路80上设置一个单向阀82，以保证惰性气体吹扫时不会发生气体倒流的状况。具体的，单向阀82的进口端与第九球阀的出口端连通，而单向阀82的出口端则与第二球阀24的进口端连通，如此，惰性气体在经单向阀82输送至第二氢气供应管路20后，由于单向阀82的存在，气体无法通过单向阀82而倒流至惰性气体供应管路30上。
以上所述的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。
Claims (9)
1.一种氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，包括供气面板和安装在所述供气面板上的氢气供应管路、惰性气体供应管路与空气供应管路，所述氢气供应管路包括依次连接的第一气体过滤器、第一球阀、第一减压阀及第二球阀，所述惰性气体供应管路包括依次连接的第二气体过滤器、第三球阀、第二减压阀及第四球阀，所述空气供应管路包括依次连接的第三减压阀和第五球阀。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，还包括第一压力表、第二压力表以及第三压力表，所述第一压力表设置在所述第一减压阀的出口管路上，所述第二压力表设置在所述第二减压阀的出口处管路上，所述第三压力表设置在所述第三减压阀的出口处管路上。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，所述第一减压阀的出口管路上连接有通向外部的第一支路，所述第二减压阀的出口管路上连接有通向外部的第二支路，所述第一支路上设置有第一安全阀，所述第二支路上设置有第二安全阀。
4.根据权利要求3所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，还包括设置在所述第一支路上的第六球阀和设置在所述第二支路上的第七球阀，所述第六球阀的进口端与所述第一减压阀的出口端连通，所述第六球阀的出口端与所述第一安全阀的进口端连通，所述第七球阀的进口端与所述第二减压阀的出口端连通，所述第七球阀的出口端与所述第二安全阀的进口端连通。
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，所述第一减压阀的进口管路上连接有第三支路，所述第三支路上设置有第八球阀，所述第三支路用于供应压力大于等于2Mpa的氢气。
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，所述第八球阀的出口处设置有双卡套接头。
7.根据权利要求1所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，所述第二减压阀的出口管路上连接有通向所述第二球阀的第四支路，所述第四支路上设置有第九球阀，所述第四支路用于所述氢气供应管路的吹扫置换。
8.根据权利要求7所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，还包括设置在所述第四支路上的单向阀，所述单向阀的进口端与所述第九球阀的出口端连通，所述单向阀的出口端与所述第二球阀的进口端连通。
9.根据权利要求1所述的氢燃料电池供气控制系统，其特征在于，所述第二球阀、第四球阀及第五球阀的出口处均设置有双卡套接头。
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Cited By (2)
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| CN112599822A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-02 | 中铁轨道交通装备有限公司 | 一种用于氢燃料电池的空气供应过滤系统及控制方法 |
| CN114420974A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-29 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池车用外部供氢系统 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: China Hydrogen New Energy (Shenzhen) New Technology Co.,Ltd. Assignor: SHENZHEN GUOQING NEW ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: X2024980003927 Denomination of utility model: Hydrogen fuel cell gas supply control system Granted publication date: 20200804 License type: Exclusive License Record date: 20240407 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |