CN213304180U - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种燃料电池系统，属于燃料电池领域。该燃料电池系统包括：电堆、罐体和水泵；罐体的进水口位于罐体的顶部，且与电堆的出水口连通，罐体的进气口与气源连通，罐体的补水口与水源连通，罐体的出气口与电堆的进气口连通，罐体的出水口位于罐体的底部，且与水泵的进水口连通，水泵的出水口与电堆的进水口连通。本公开能够有效控制燃料电池系统的成本。

Description

燃料电池系统

技术领域

本公开属于燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池系统。

背景技术

反应气体的湿度和温度，都对燃料电池系统的性能、效率和寿命产生着明显的影响。因此，为了使得燃料电池系统更好的工作，通常会对反应气体的温度和湿度进行调节。

在相关技术中，通常会在燃料电池系统中配置加湿器和加热器，加湿器和加热器分别位于电堆的进气口，使得反应气体在进入电堆之前，依次经过加湿器的加湿和加热器的加热，从而能够使得燃料电池系统更好的工作。

然而，由于需要在燃料电池系统内分别配置加湿器和加热器，所以导致了燃料电池系统成本的提高。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种燃料电池系统，能够有效控制燃料电池系统的成本。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种燃料电池系统，包括：电堆、罐体和水泵；

所述罐体的进水口位于所述罐体的顶部，所述罐体的进水口一端具有喷头，所述喷头位于所述罐体内，所述罐体的进水口另一端且与所述电堆的出水口连通，所述罐体的进气口用于与气源连通，所述罐体的补水口用于与水源连通，所述罐体的出气口与所述电堆的进气口连通，所述罐体的出水口位于所述罐体的底部，且与所述水泵的进水口连通，所述水泵的出水口与所述电堆的进水口连通。

在本公开的一种实现方式中，所述燃料电池系统还包括冷却器，所述冷却器进水口与所述水泵的出水口连通，所述冷却器的出水口与所述电堆的进水口连通。

在本公开的另一种实现方式中，所述燃料电池系统还包括加热器，所述加热器的进水口与所述水泵的出水口连通，所述加热器的出水口与所述电堆的进水口连通。

在本公开的又一种实现方式中，所述罐体的进气口和所述气源之间连通有第一调节阀和第一流量计，所述第一流量计位于所述第一调节阀和所述罐体的进气口之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述罐体的出气口和所述电堆的进气口之间连通有气体压力传感器和气体温度传感器，所述气体压力传感器和所述气体温度传感器均靠近所述电堆的进气口布置。

在本公开的又一种实现方式中，所述罐体的补水口处连通有第一电磁阀。

在本公开的又一种实现方式中，所述罐体的泄流口位于所述罐体的底部，且所述罐体的泄流口处连通有第二电磁阀。

在本公开的又一种实现方式中，所述罐体上具有两个液位传感器，所述两个液位传感器中的一个对应最高液位布置，所述两个液位传感器中的另一个对应最低液位布置

在本公开的又一种实现方式中，所述加热器的出水口处连通有第二流量计；和/或，

所述电堆的出气口处连通有第二调节阀。

在本公开的又一种实现方式中，所述加热器的出水口和所述电堆的进水口之间连通有液体压力传感器和液体温度传感器，所述液体压力传感器和所述液体温度传感器均靠近所述电堆的进水口布置。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

对于本公开实施例提供的燃料电池系统来说，在工作之前，先由水源向罐体的补水口输出冷却水，使得罐体中储存一定量的冷却水，用于后续电堆的冷却，以及对反应气体进行加湿。

在燃料电池系统工作的初始接段，反应气体由气源输出，并通过罐体的进气口进入罐体。进入罐体中的反应气体被罐体内的冷却水加湿后，通过罐体的出气口进入电堆的进气口，以进行反应。与此同时，罐体中的冷却水通过罐体的出水口输出，并在水泵的作用下进入电堆的进水口。

在燃料电池系统工作一段时间后，电堆的温度将升高，并由电堆的出水口输出高温的冷却水。高温的冷却水通过罐体的进水口进入罐体，并由罐体的顶部进行喷洒，从而同时对反应气体进行加湿和加热。

也就是说，本公开实施例提供的燃料电池系统，通过利用电堆工作时产生的高温的冷却水，对反应气体进行加湿和加热，无需再配置加热器，能够有效控制燃料电池系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的燃料电池系统的连接示意图。

图中各符号表示含义如下：

1、电堆；2、罐体；21、喷头；3、水泵；4、加热器；5、冷却器；61、液体压力传感器；62、液体温度传感器；63、气体压力传感器；64、气体温度传感器；71、第一流量计；72、第二流量计；81、第一调节阀；82、第二调节阀；91、第一电磁阀；92、第二电磁阀；10、液位传感器；100、气源；200、水源。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

本公开实施例提供了一种燃料电池系统，如图1所示，该燃料电池系统包括：电堆1、罐体2和水泵3。

罐体2的进水口位于罐体2的顶部，罐体2的进水口一端具有喷头21，喷头21位于罐体内，罐体2的进水口另一端且与电堆1的出水口连通，罐体2的进气口用于与气源100连通，罐体2的补水口用于与水源200连通，罐体2的出气口与电堆1的进气口连通，罐体2的出水口位于罐体2的底部，且与水泵3的进水口连通，水泵3的出水口与电堆1的进水口连通。

在上述实现方式中，气源100可以为气罐、输气站等设备，用于储存并输出例如氢气等反应气体。当然，若反应气体为氧气时，气源100也可以为外界环境。水源200可以为储液罐、泵站等设备。本公开对此不作限制。

对于本公开实施例提供的燃料电池系统来说，在工作之前，先由水源200向罐体2的补水口输出冷却水，使得罐体2中储存一定量的冷却水，用于后续电堆1的冷却，以及对反应气体进行加湿。

在燃料电池系统工作的初始接段，反应气体由气源100输出，并通过罐体2的进气口进入罐体2。进入罐体2中的反应气体被罐体2内的冷却水加湿后，通过罐体2的出气口进入电堆1的进气口，以进行反应。与此同时，罐体2中的冷却水通过罐体2的出水口输出，并在水泵3的作用下进入电堆1的进水口。

在燃料电池系统工作一段时间后，电堆1的温度将升高，并由电堆1的出水口输出高温的冷却水。高温的冷却水通过罐体2的进水口进入罐体2，并由喷头进行均匀的喷洒，从而同时对反应气体进行加湿和加热。

也就是说，本公开实施例提供的燃料电池系统，通过利用电堆1工作时产生的高温的冷却水，对反应气体进行加湿和加热，无需再配置加热器，能够有效控制燃料电池系统的成本。

在上述实施例中，电堆1的出气口处可以连通有第二调节阀82。

在上述实现方式中，第二调节阀82用于调节电堆1的排气流量，从而提高电堆1的可控性。例如，通过控制第二调节阀82的开度大小，可以直接对电堆1的排气流量进行控制，即控制了反应气体在电堆1内的反应时间。

为了在燃料电池系统工作的初始接段，也可以通过高温的冷却液对反应气体进行加热，在本实施例中，燃料电池系统还包括加热器4，加热器4的进水口与水泵3的出水口连通，加热器4的出水口与电堆1的进水口连通。

如此一来，在燃料电池系统工作的初始接段，加热器4工作，从而可以对流经的冷却水进行加热，以使输入电堆1的冷却水和由电堆1输出的冷却水的温度均升高，进而使得罐体2中的反应气体也能够得到加热。

示例性地，加热器4可以为电加热器4。

在其他实施例中，若为了简化燃料电池系统的结构，降低燃料电池系统的成本，也可以不配置加热器4。本公开对此不作限制。

在燃料电池系统工作一段时间后，电堆1内部的温度会升高，为了避免因电堆1内部的温度过高而影响燃料电池系统的性能，在本实施例中，燃料电池系统还包括冷却器5，冷却器5进水口与水泵3的出水口连通，冷却器5的出水口与电堆1的进水口连通。

当然，在冷却器5工作时，加热器4关闭，从而能够使得燃料电池系统快速降温。

示例性地，冷却器5可以为水冷换热器，以通过外界流通的冷却液，对流经冷却器5的冷却水进行降温。

可选地，水泵3的出水口和电堆1的进水口之间连通有液体压力传感器61和液体温度传感器62，液体压力传感器61和液体温度传感器62均靠近电堆1的进水口布置。

在上述实现方式中，液体压力传感器61和液体温度传感器62可以位于冷却器5的出水口和电堆1的进水口之间，液体压力传感器61用于检测输入电堆1的液体压力，液体温度传感器62用于检测输入电堆1的液体温度，从而根据检测到的数据，调整水泵3、加热器4和冷却器5的工作状态，提高了燃料电池的可靠性。

可选地，水泵3的出水口处连通有第二流量计72。

在上述实现方式中，第二流量计72可以位于加热器4的出水口和冷却器5的进水口之间，从而检测由加热器4输出的冷却水的流量，进而根据检测到的数据，调整水泵3的工作状态。

下面继续结合图1，对与罐体2相关的部件进行介绍。

在本实施例中，由于罐体2的进水口处具有喷头21，所以由罐体2的进水口输入的冷却水，可以通过喷头21均匀的向下喷洒，以使反应气体能够得到充分的加湿和加热。

示例性地，喷头21的数量可以根据实际需求进行选择，例如两个、三个等，本公开对此不作限制。

在本实施例中，罐体2的进气口和气源100之间连通有第一调节阀81和第一流量计71，第一流量计71位于第一调节阀81和罐体2的进气口之间。

在上述实现方式中，第一流量计71用于检测输入罐体2的反应气体的流量，而第一调节阀81，则用于根据检测到的流量值控制气源100，使得气源100能够始终输出合适流量的反应气体，以保证燃料电池系统的正常工作，提高了燃料电池系统的可靠性。

在可选地，罐体2的出气口和电堆1的进气口之间连通有气体压力传感器63和气体温度传感器64，气体压力传感器63和气体温度传感器64均靠近电堆1的进气口布置。

在上述实现方式中，气体压力传感器63用于检测输入电堆1的气体压力，气体温度传感器64用于检测输入电堆1的气体温度，从而根据检测到的数据，调整第一调节阀81的开度。

在本实施例中，罐体2的补水口处连通有第一电磁阀91，第一电磁阀91用于控制水源200，使得水源200能够始终输出合适流量的冷却水，以保证燃料电池系统的正常工作。

在检修清洗罐体2时，需要排空罐体2中的冷却水，为了便于排空罐体2中的冷却水，罐体2的泄流口位于罐体2的底部，且罐体2的泄流口处连通有第二电磁阀92，从而可以通过控制第二电磁阀92的开闭，来实现冷却水的排出。

另外，若罐体2中的液位过高，也可以通过开启第二电磁阀92，来排出冷却水。

可选地，罐体2上具有两个液位传感器10，两个液位传感器10中的一个对应最高液位布置，两个液位传感器10中的另一个对应最低液位布置。从而能够检测罐体2中的液位是否超过最高液位，或者是否低于最低液位。若液位传感器10检测到罐体2中的液位低于最低液位，则调大第一电磁阀91的开度，以提升罐体2中的冷却水液位。若液位传感器10检测到罐体2中的液位超过最高液位，则开启第二电磁阀92，以排出罐体2中的冷却水。

在上述实现方式中，最高液位和最低液位均指的是冷却液在罐体2中的液位，二者可以根据实际需求进行设定，本公开对其不做限制。

在其他实施例中，为了降低成本，也可以如图1中所示的仅设置一个液位传感器10，液位传感器10可以根据需求设置在最低液位或者最高位置。

以上仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，包括：电堆(1)，其特征在于，所述燃料电池系统还包括罐体(2)和水泵(3)；

所述罐体(2)的进水口位于所述罐体(2)的顶部，所述罐体(2)的进水口一端具有喷头(21)，所述喷头(21)位于所述罐体(2)内，所述罐体(2)的进水口另一端与所述电堆(1)的出水口连通，所述罐体(2)的进气口用于与气源(100)连通，所述罐体(2)的补水口用于与水源(200)连通，所述罐体(2)的出气口与所述电堆(1)的进气口连通，所述罐体(2)的出水口位于所述罐体(2)的底部，且与所述水泵(3)的进水口连通，所述水泵(3)的出水口与所述电堆(1)的进水口连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括冷却器(5)，所述冷却器(5)进水口与所述水泵(3)的出水口连通，所述冷却器(5)的出水口与所述电堆(1)的进水口连通。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括加热器(4)，所述加热器(4)的进水口与所述水泵(3)的出水口连通，所述加热器(4)的出水口与所述电堆(1)的进水口连通。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述罐体(2)的进气口和所述气源(100)之间连通有第一调节阀(81)和第一流量计(71)，所述第一流量计(71)位于所述第一调节阀(81)和所述罐体(2)的进气口之间。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述罐体(2)的出气口和所述电堆(1)的进气口之间连通有气体压力传感器(63)和气体温度传感器(64)，所述气体压力传感器(63)和所述气体温度传感器(64)均靠近所述电堆(1)的进气口布置。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述罐体(2)的补水口处连通有第一电磁阀(91)。

7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述罐体(2)的泄流口位于所述罐体(2)的底部，且所述罐体(2)的泄流口处连通有第二电磁阀(92)。

8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述罐体(2)上具有两个液位传感器(10)，所述两个液位传感器(10)中的一个对应最高液位布置，所述两个液位传感器(10)中的另一个对应最低液位布置。

9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述水泵(3)的出水口处连通有第二流量计(72)；和/或，

所述电堆(1)的出气口处连通有第二调节阀(82)。

10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述水泵(3)的出水口和所述电堆(1)的进水口之间连通有液体压力传感器(61)和液体温度传感器(62)，所述液体压力传感器(61)和所述液体温度传感器(62)均靠近所述电堆(1)的进水口布置。

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