CN213692120U - 一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，包括：连接头、管路本体、传感器装置和电导热供电线路；连接头有两个，分别固定连接于管路本体的两端，用于将管路本体连接至其它供氢管道上；传感器装置设置在管路本体中部，电导热供电线路连接在传感器装置上。本实用新型的有益效果是：氢气管分布于整个氢循环管路中，赋予管路加热功能以实现管路的融冰和通畅；通过集成的电热丝加热；加热管路有防氢脆能力、适度耐压且有良好气密性；最内层同时具有防泄漏、防氢脆和绝缘功能；集成有流量传感器反馈加热融冰效果。

Description

一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管。

背景技术

燃料电池是一种利用氢气和空气发电的装置，其反应原理是在燃料电池阳极通入氢气，在阴极通入空气，在电池中发生电化学反应，输出电能和水。电能通过导线输送到用电设备，反应产生的水通过未参加反应的气体排出电堆。如果反应产生的水未能及时排出反应场所，会停留在电堆内气体扩散层孔隙内，阻碍反应所需的气体进入催化剂表面进行反应，从而严重影响燃料电池的性能。因此，燃料电池的水管理对于燃料电池来说尤为重要。

目前燃料电池系统在正常工作时，为取得最佳性能，多采用一定的过量系数，未参与反应的氢气可以将反应的水带出电堆。排出的气体和水在经过水气分离后，气体通过循环泵返回到氢气系统的入口，重新进堆参与反应，分离出的液态水通过排水阀排出系统。虽然燃料电池系统有专用的排水阀排水，但仍会有部分水残留于堆内或管道中，因阳极端水是无防冻液添加的，估阳极外循环氢管路中的水在低温下会结冰，残留在管路中的水结冰可能使管路堵塞或破裂，造成燃料电池系统缺气以致启动失败。

在燃料电池系统低温启动设计中，往往很难保证排水阀处于系统最低点或氢气管路中无局部最低点的状态，有最低点就有积水结冰的可能。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，通过对氢管路集成加热功能，对结冰的管路予以加热实现管路畅通。

本实用新型提出的适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，包括：连接头、管路本体、传感器装置和电导热供电线路；

连接头有两个，分别固定连接于管路本体的两端，用于将管路本体连接至其它供氢管道上；传感器装置设置在管路本体中部，电导热供电线路连接在传感器装置上。

进一步地，管路本体从内到外依次为最内层、次内层、内层和外层；其中，最内层是绝缘密封层；次内层为承压层；内层为加热层；外层为防护层。

进一步地，绝缘密封层的材质采用硅胶，承压层采用聚酯纤维，加热层采用电阻丝，防护层采用橡胶。

进一步地，传感器装置中部开设有连接孔；电导热供电线路包括：线路本体和连接于线路本体一端的第一接头；其中，第一接头通过所述连接孔固定连接至传感器装置上；线路本体中空，内部设置有导线和信号线。

进一步地，传感器装置的外轮廓为半径与管路本体相等的筒体；筒体有两层，从内到外依次为第一层和第二层；

第一层内部设置有流量传感器，第二层与管路本体中的内层接通，线路本体内部的导线的一端通过筒体的第二层与管路本体中的电阻丝电性连接；线路本体内部的信号线的一端穿过筒体的第二层连接至筒体第一层中的流量传感器；

导线的另一端连接至车载供电设备，信号线的另一端连接至外部处理器。

进一步地，所述燃料电池系统包括：进氢电磁阀、比例阀、电堆、尾排接口、单向阀、循环泵、分水器、排水电磁阀和氢气管；

其中，进氢电磁阀的进气口连接至供氢设备，出气口连接至比例阀的进气口，比例阀的出气口通过氢气管连接至单向阀的出气口，单向阀的进气口通过氢气管连接至循环泵的出气口，循环泵的进气口连接至分水器；比例阀的出气口还通过普通供氢管道连接至电堆的进气口，电堆的出水口通过氢气管连接至分水器，分水器的出水口通过排水阀连接至尾排接口；

电堆具备自带的间歇性尾气排放接口，连接至尾排接口；比例阀的出口通过节流管连接至分水器，以将电堆前端产生的冷凝水通过分水器和排水电磁阀排出。

进一步地，比例阀的出气口和单向阀的出气口之间的供氢管道、单向阀的进气口和循环泵的出气口之间的供氢管道以及电堆的出水口和分水器之间的供氢管道设置为所述供氢管。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型提出的氢气管分布于整个氢循环管路中，赋予管路加热功能以实现管路的融冰和通畅；通过集成的电热丝加热；加热管路有防氢脆能力、适度耐压且有良好气密性；最内层同时具有防泄漏、防氢脆和绝缘功能；集成有流量传感器反馈加热融冰效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是氢能燃料电池系统的结构图；

图2是本实用新型实施例中供氢管的结构图；

图3是本实用新型实施例中管路本体的截面图；

图4是传感器装置的截面图；

图5是本实用新型实施例中管路本体、传感器装置和电导热供电线路之间的连接关系示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的实施例提供了一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，应用于以氢气为燃料的氢能汽车的燃料电池系统的供氢管路中；

请参阅图1，图1是氢能燃料电池系统的结构图；所述燃料电池系统包括：进氢电磁阀1、比例阀2、电堆3、尾排接口4、单向阀5、循环泵6、分水器7、排水电磁阀8和氢气管9；

其中，进氢电磁阀1的进气口连接至供氢设备(氢瓶)，出气口连接至比例阀2的进气口，比例阀2的出气口通过氢气管9连接至单向阀5的出气口，单向阀5的进气口通过氢气管9连接至循环泵6的出气口，循环泵6的进气口连接至分水器7；比例阀2的出气口还通过普通供氢管道连接至电堆3的进气口，电堆3的出水口通过氢气管9连接至分水器7，分水器7的出水口通过排水阀8连接至尾排接口4；

供氢设备的氢气通过进氢电磁阀1和比例阀2传输至电堆，电堆反应后产生的水通过氢气管9传输至分水器7，分水器7进行冷凝作用后将产生的水通过排水阀8和尾排接口4排出，分水器7产生的气体通过循环泵6和单向阀5循环至电堆3的前端进气口进行循环利用。

电堆3具备自带的间歇性尾气排放接口，连接至尾排接口4；比例阀2的出口通过节流管连接至分水器7，以将电堆3前端产生的冷凝水通过分水器7和排水电磁阀8排出。

本实用新型实施例中，将比例阀2的出气口和单向阀5的出气口之间的供氢管道、单向阀5的进气口和循环泵6的出气口之间的供氢管道以及电堆3的出水口和分水器7之间的供氢管道等容易产生积水的供氢管道设置为本实用新型实施例中的具备加热功能的供氢管9，以实现对结冰的供氢管道加热加速排水的目的。

请参阅图2，图2是本实用新型实施例中供氢管的结构图；本实用新型提出的氢气管包括：连接头91、管路本体92、传感器装置93和电导热供电线路94；

连接头91有两个，分别固定连接于管路本体92的两端，用于将管路本体92连接至其它供氢管道上；

请参阅图3，图3是本实用新型实施例中管路本体的截面图；管路本体92从内到外依次为最内层921、次内层922、内层923和外层924；其中，最内层921是能密封高至3bar以上氢气的绝缘密封层，用于隔离管道内的氢气；次内层922为承压层；内层923为加热层，用于加热；外层924为防护层；

本实用新型实施例中，绝缘密封层的材质采用硅胶，加热层采用电阻丝，防护层采用橡胶；

管路本体92的中部设置有传感器装置93；传感器装置93中部开设有连接孔；电导热供电线路94包括线路本体941和连接于线路本体941一端的第一接头942；其中，第一接头942通过所述连接孔固定连接至传感器装置93上；线路本体941中空，用于设置导线10和信号线11；

请参阅图4，图4是传感器装置的截面图；传感器装置93的外轮廓为半径与管路本体92相等的筒体；筒体有两层，从内到外依次为第一层931和第二层932；

请参阅图5，图5是本实用新型实施例中管路本体、传感器装置和电导热供电线路之间的连接关系示意图；第一层931内部设置有流量传感器933，第二层932与管路本体92中的内层923接通，线路本体941内部的导线10的一端通过筒体的第二层932与管路本体92中的电阻丝电性连接；线路本体941内部的信号线11的一端穿过筒体的第二层连接至筒体第一层931中的流量传感器933；

导线10的另一端连接至车载供电设备，信号线11的另一端连接至外部处理器。

本实用新型提出的适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管的工作原理为：当管路内有水结冰时，通过电导热供电线路94为内层中的电阻丝通电，使管路内的加热层产热，在一定时间内融化冰，使管路畅通。根据流量传感器933的数据判断管路内冰的融化情况，无特定管路流量时持续加热，有额定流量时加热停止。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的氢气管分布于整个氢循环管路中，赋予管路加热功能以实现管路的融冰和通畅；通过集成的电热丝加热；加热管路有防氢脆能力、适度耐压且有良好气密性；最内层同时具有防泄漏、防氢脆和绝缘功能；集成有流量传感器反馈加热融冰效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，其特征在于：包括：连接头、管路本体、传感器装置和电导热供电线路；

连接头有两个，分别固定连接于管路本体的两端，用于将管路本体连接至其它供氢管道上；传感器装置设置在管路本体中部，电导热供电线路连接在传感器装置上；

管路本体从内到外依次为最内层、次内层、内层和外层；其中，最内层是绝缘密封层；次内层为承压层；内层为加热层；外层为防护层；

绝缘密封层的材质采用硅胶，承压层采用聚酯纤维，加热层采用电阻丝，防护层采用橡胶。

2.如权利要求1所述的一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，其特征在于：传感器装置中部开设有连接孔；电导热供电线路包括：线路本体和连接于线路本体一端的第一接头；其中，第一接头通过所述连接孔固定连接至传感器装置上；线路本体中空，内部设置有导线和信号线。

3.如权利要求2所述的一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，其特征在于：传感器装置的外轮廓为半径与管路本体相等的筒体；筒体有两层，从内到外依次为第一层和第二层；

第一层内部设置有流量传感器，第二层与管路本体中的内层接通，线路本体内部的导线的一端通过筒体的第二层与管路本体中的电阻丝电性连接；线路本体内部的信号线的一端穿过筒体的第二层连接至筒体第一层中的流量传感器；

导线的另一端连接至车载供电设备，信号线的另一端连接至外部处理器。

4.如权利要求1所述的一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，其特征在于：所述燃料电池系统包括：进氢电磁阀、比例阀、电堆、尾排接口、单向阀、循环泵、分水器、排水电磁阀和氢气管；

其中，进氢电磁阀的进气口连接至供氢设备，出气口连接至比例阀的进气口，比例阀的出气口通过氢气管连接至单向阀的出气口，单向阀的进气口通过氢气管连接至循环泵的出气口，循环泵的进气口连接至分水器；比例阀的出气口还通过普通供氢管道连接至电堆的进气口，电堆的出水口通过氢气管连接至分水器，分水器的出水口通过排水阀连接至尾排接口；

电堆具备自带的间歇性尾气排放接口，连接至尾排接口；比例阀的出口通过节流管连接至分水器，以将电堆前端产生的冷凝水通过分水器和排水电磁阀排出。

5.如权利要求4所述的一种适用于氢能汽车燃料电池系统的氢气管，其特征在于：比例阀的出气口和单向阀的出气口之间的供氢管道、单向阀的进气口和循环泵的出气口之间的供氢管道以及电堆的出水口和分水器之间的供氢管道设置为所述供氢管。

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