CN214505554U - 一种氢能汽车燃料电池空气循环系统及氢能汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氢能汽车燃料电池空气循环系统及氢能汽车，空压机的进气口与外部空气连通，空压机的出气口与压力调节器的进气口连接，压力调节器的出气口与空气质量流量控制器的进气口连接，空气质量流量控制器用于对空气的质量和流量进行调节，空气质量流量控制器的出气口与加湿器的进气口连接，加湿器的出气口与电堆的阴极入口连接，电堆的阴极出口与水分离器的入口连接，水分离器的出口与阴极循环泵的进气口连接，阴极循环泵的出气口与电堆的阴极入口连接，用于将水分离器分离出的空气进行循环。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：实现空气路反应气状态参数的闭环控制，从而提高氢燃料电池的性能及寿命。

Description

一种氢能汽车燃料电池空气循环系统及氢能汽车

技术领域

本实用新型涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种氢能汽车燃料电池空气循环系统及氢能汽车。

背景技术

我国氢能汽车已经完成商业示范运营，氢能乘用车也在飞速发展，各种性能指标已基本达到运营要求，开始向大规模产业化迈进。然而，一种新的能源系统要得到推广和应用，其耐久性是应该首先被关注的。目前，采用国内技术生产的氢燃料电池寿命普遍只有约2000小时、效率只有40％。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型的实施例提供了一种氢能汽车燃料电池空气循环系统及氢能汽车。

本实用新型的实施例提供一种氢能汽车燃料电池空气循环系统，包括空压机、压力调节器、空气质量流量控制器、加湿器、电堆、阴极循环泵以及水分离器；

所述空压机的进气口与外部空气连通，所述空压机用于对空气增压，所述空压机的出气口与所述压力调节器的进气口连接，所述压力调节器用于对高压空气进行压力调节，所述压力调节器的出气口与所述空气质量流量控制器的进气口连接，所述空气质量流量控制器用于对空气的质量和流量进行调节，所述空气质量流量控制器的出气口与所述加湿器的进气口连接，所述加湿器用于调节空气的湿度，所述加湿器的出气口与所述电堆的阴极入口连接，空气进入所述电堆后与氢气发生电化学反应，所述电堆的阴极出口与所述水分离器的入口连接，所述水分离器用于分离水和空气，所述水分离器的出口与所述阴极循环泵的进气口连接，所述阴极循环泵的出气口与所述电堆的阴极入口连接，用于将所述水分离器分离出的空气进行循环。

进一步地，所述压力调节器的出气口与所述空气质量流量控制器的进气口之间连接有高压空气缓冲罐，所述高压空气缓冲罐用于对高压空气进行存储。

进一步地，所述水分离器的出口连接有压力控制阀，所述压力控制阀用于检测所述水分离器出口处的压力。

进一步地，所述压力控制阀为背压阀。

本实用新型的实施例还提供一种氢能汽车，包括上述氢能汽车燃料电池空气循环系统。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过设置有压力调节器、空气质量流量控制器和加湿器，可以对空气的压力、质量、流量和湿度进行控制，可以对燃料电池在怠速、大负载、低温冷启动、湿度控制等场景下所需的空气参数进行控制，从而提高燃料电池的性能和寿命。通过设置有与电堆连通的阴极循环泵，空气在电堆内发生电化学反应之后，从电堆阴极出口排出的空气可被阴极循环泵再次循环至电堆内进行反应，实现空气的再循环，因此通过阴极循环泵的加入，可实现氢燃料电池系统空气路(阴极)反应气状态参数的闭环控制，从而提高氢燃料电池的性能及寿命。同时改变传统氢燃料电池只有氢气循环泵的现状，实现氢燃料电池系统空气路和氢气路的双循环。

附图说明

图1是本实用新型提供的氢能汽车燃料电池空气循环系统一实施例的结构示意图。

图中：空压机1、压力调节器2、空气质量流量控制器3、加湿器4、电堆5、阴极循环泵6、水分离器7、高压空气缓冲罐8、背压阀9。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

本实用新型提供一种氢能汽车燃料电池空气循环系统及氢能汽车，其中，创新点在于氢能汽车燃料电池空气循环系统，因此对此进行具体说明。请参见图1，氢能汽车燃料电池空气循环系统包括空压机1、压力调节器2、空气质量流量控制器3、加湿器4、电堆5、阴极循环泵6以及水分离器7。

所述空压机1的进气口与外部空气连通，所述空压机1用于对空气增压，所述空压机1的出气口与所述压力调节器2的进气口连接，所述压力调节器2用于对高压空气进行压力调节，使空气的进堆压力达到正常范围，以适用于电堆5内的电化学反应。所述压力调节器2的出气口与所述空气质量流量控制器3的进气口连接，所述空气质量流量控制器3用于对空气的质量和流量进行调节，所述空气质量流量控制器3的出气口与所述加湿器4的进气口连接，所述加湿器4用于调节空气的湿度，使空气保持一定的湿度。所述加湿器4的出气口与所述电堆5的阴极入口连接，空气进入所述电堆5后与氢气发生电化学反应，所述电堆5的阴极出口与所述水分离器7的入口连接，所述水分离器7用于分离水和空气，所述水分离器7的出口与所述阴极循环泵6的进气口连接，所述阴极循环泵6的出气口与所述电堆5的阴极入口连接，用于将所述水分离器7分离出的空气进行循环。

通过设置有压力调节器2、空气质量流量控制器3和加湿器4，对空气的压力、质量、流量和湿度进行控制，可以对燃料电池在怠速、大负载、低温冷启动、湿度控制等场景下所需的空气参数进行控制，从而提高燃料电池的性能和寿命。通过设置有与电堆5连通的阴极循环泵6，空气在电堆5内发生电化学反应之后，从电堆5阴极出口排出的空气可被阴极循环泵6再次循环至电堆5内进行反应，实现空气的再循环，因此通过阴极循环泵6的加入，可实现氢燃料电池系统空气路(阴极)反应气状态参数的闭环控制，从而提高氢燃料电池的性能及寿命。同时改变传统氢燃料电池只有氢气循环泵的现状，实现氢燃料电池系统空气路和氢气路的双循环。

进一步地，所述压力调节器2的出气口与所述空气质量流量控制器3的进气口之间连接有高压空气缓冲罐8，所述高压空气缓冲罐8用于对高压空气进行存储，以保持空气进堆压力的稳定供应。

所述水分离器7的出口连接有压力控制阀，所述压力控制阀用于检测所述水分离器7出口处的压力。具体的，所述压力控制阀为背压阀9。通过在氢燃料电池系统空气路的电堆5阴极出口安装背压阀9，可控制燃料电池电堆5阴极侧的压力，通过控制背压阀9内的压力，可在一定范围内提升电堆5的平均电压，有利于电堆5内的电化学反应。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

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)

1.一种氢能汽车燃料电池空气循环系统，其特征在于，包括空压机、压力调节器、空气质量流量控制器、加湿器、电堆、阴极循环泵以及水分离器；

所述空压机的进气口与外部空气连通，所述空压机用于对空气增压，所述空压机的出气口与所述压力调节器的进气口连接，所述压力调节器用于对高压空气进行压力调节，所述压力调节器的出气口与所述空气质量流量控制器的进气口连接，所述空气质量流量控制器用于对空气的质量和流量进行调节，所述空气质量流量控制器的出气口与所述加湿器的进气口连接，所述加湿器用于调节空气的湿度，所述加湿器的出气口与所述电堆的阴极入口连接，空气进入所述电堆后与氢气发生电化学反应，所述电堆的阴极出口与所述水分离器的入口连接，所述水分离器用于分离水和空气，所述水分离器的出口与所述阴极循环泵的进气口连接，所述阴极循环泵的出气口与所述电堆的阴极入口连接，用于将所述水分离器分离出的空气进行循环。

2.如权利要求1所述的氢能汽车燃料电池空气循环系统，其特征在于，所述压力调节器的出气口与所述空气质量流量控制器的进气口之间连接有高压空气缓冲罐，所述高压空气缓冲罐用于对高压空气进行存储。

3.如权利要求1所述的氢能汽车燃料电池空气循环系统，其特征在于，所述水分离器的出口连接有压力控制阀，所述压力控制阀用于检测所述水分离器出口处的压力。

4.如权利要求3所述的氢能汽车燃料电池空气循环系统，其特征在于，所述压力控制阀为背压阀。

5.一种氢能汽车，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的氢能汽车燃料电池空气循环系统。

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