CN214956982U - 一种燃料电池尾排氢浓度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池尾排氢浓度控制系统。一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，所述空气过滤器、所述空气计量单元、所述空气压缩机和所述中冷器沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀分别与所述中冷器的输出端、所述膜加湿器的干空气输入端和所述缓冲罐的进气端连通，所述燃料电池电堆的空气输入端与所述膜加湿器的第一湿空气输出端连通，其空气输出端与所述所述膜加湿器的湿空气输入端连通，其氢气输出端与所述缓冲罐的进气端连通。本实用新型提供一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，用于解决现有技术中在对燃料电池关机后进行吹扫时吹扫尾排氢浓度超标的问题，可实现对燃料电池电堆排出氢浓度的快速降低。

Description

一种燃料电池尾排氢浓度控制系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池尾排氢浓度控制系统。

背景技术

氢能是理想的二次清洁能源，用可再生能源制氢，用储氢材料储氢，用氢燃料电池发电，将构成“净零排放”可持续利用的氢能系统，成为可再生能源之外实现深度脱碳的重要路径；通过氢燃料电池发电产生的电能，既可替代现有火力发电站，又可以驱动汽车行驶，有效减少CO2、氮氧化物、硫化物、粉尘的排放。

氢燃料电池是通过氢气、氧气在燃料电池堆内反应，生成水，产生电；但是产生的水在低温环境下易结冰，冰形成的冰尖、冰刺极易刺穿质子交换膜或膨胀状态的冰引起质子交换膜结构变形，造成阴阳极串气进而导致电堆腐蚀等不可修复的损伤，从而大幅度降低燃料电池寿命。故在燃料电池关机时，需要对电堆进行吹扫，目前为了防止停机后，燃料电池阴极氧气扩散至阳极侧，需先关闭阴极侧，待阴极侧氧气反应完后，再关闭阳极侧；但是阳极侧排除的氢气没有足够的空气稀释，会导致氢气尾排浓度超标。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种燃料电池尾排氢浓度控制系统。

本实用新型提供一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，包括空气过滤器、空气计量单元、空气压缩机、中冷器、三通阀、膜加湿器、燃料电池电堆和缓冲罐，其中，所述空气过滤器、所述空气计量单元、所述空气压缩机和所述中冷器沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀分别与所述中冷器的输出端、所述膜加湿器的干空气输入端和所述缓冲罐的进气端连通，所述燃料电池电堆的空气输入端与所述膜加湿器的第一湿空气输出端连通，其空气输出端与所述膜加湿器的湿空气输入端连通，其氢气输出端与所述缓冲罐的进气端连通。

进一步地，所述三通阀为比例控制三通阀。

进一步地，还包括氢水分离器，其进气端与燃料电池电堆的氢气出口端连通，其出口端与所述缓冲罐的进气端连通。

进一步地，还包括空气进气截止阀，其设置在所述燃料电池电堆的空气输入端。

进一步地，所述缓冲罐与所述膜加湿器的第二湿空气输出端连通，且在所述缓冲罐与所述膜加湿器的第二湿空气输出端连通管路上设有背压阀。

进一步地，所述空气计量单元为流量计。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型提供一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，用于解决现有技术中在对燃料电池关机后进行吹扫时吹扫尾排氢浓度超标的问题，可实现对燃料电池电堆排出氢浓度的快速降低，满足尾排氢浓度达标的要求。

附图说明

图1是本实用新型所述一种燃料电池尾排氢浓度控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述三通阀的结构示意图。

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。

请参考图1-2，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，包括空气过滤器10、空气计量单元20、空气压缩机30、中冷器40、三通阀50、膜加湿器60、燃料电池电堆80和缓冲罐100，其中，所述空气过滤器 10、所述空气计量单元20、所述空气压缩机30和所述中冷器40沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀50分别与所述中冷器40的输出端、所述膜加湿器 60的干空气输入端和所述缓冲罐100的进气端连通，所述燃料电池电堆80的空气输入端与所述膜加湿器60的第一湿空气输出端连通，其空气输出端与所述膜加湿器60的湿空气输入端连通，其氢气输出端与所述缓冲罐100的进气端连通。

在本实用新型中，所述空气过滤器10、所述空气计量单元20、所述空气压缩机30和所述中冷器40均为现有技术，空气依次经过空气过滤器10、空气计量单元20、空气压缩机30和中冷器40处理后，进入膜加湿器60内进行增湿处理后进入燃料电池电堆80内。其中，空气计量单元20为流量计，膜加湿器60 的型号为H50-FL，三通阀50为比例控制三通阀，其具有第一端口51、第二端口52和第三端口53，其第一端口51与中冷器40的空气输出端连通，第二端口 52与所述膜加湿器60的干空气输入端连通，第三端口53与缓冲罐100的进气端连通。缓冲罐100用于将从燃料电池电堆80内排出的氢气与经过三通阀50 第三端口53输入的空气进行充分混合，以达到降低排放氢气的浓度的目的。通过调节比例控制三通阀的连通端口，可实现空气流通路径的切换。

在上述实施例中，还包括氢水分离器90，其进气端与燃料电池电堆80的氢气出口端84连通，其出口端与所述缓冲罐100的进气端连通。

在本实用新型中，所述氢水分离器90的作用为将燃料电池电堆80中排除的氢气中的液态水进行分离，并将分离后的氢气输送至缓冲罐100内。

在上述实施例中，还包括空气进气截止阀70，其设置在所述燃料电池电堆 80的空气输入端。

在本实用新型中，空气进气截止阀70用于控制空气进入燃料电池电堆80 内空气通路的连接或断开。其中，为了实现对三通阀50和空气进气截止阀70 的控制，其均与燃料电池控制器FCU电连接，并通过FC控制三通阀50和空气进气截止阀70的工作。

在上述实施例中，所述缓冲罐100的进气端与所述膜加湿器60的第二湿空气输出端连通，且在所述缓冲罐100与所述膜加湿器60的第二湿空气输出端连通管路上设有背压阀110。

在上述实施例中，背压阀110通过PWM控制开度，调节燃料电池电堆80空气腔压力。

本实用燃料电池尾排氢浓度控制系统，其工作原理为：

S1、燃料电池电堆80进入关机模式；

S2、燃料电池电堆80关机后，燃料电池电堆80内的氢气通过其氢气输出端输入至氢水分离器90内，经过氢水分离器90分离后的氢气输入至缓冲罐100 内；

S3、FCU控制空气进气截止阀70关闭，以及三通阀50的第二端口52关闭、第一端口51和第二端口53连通，空气通过三通阀50进入缓冲罐100内，以对缓冲罐100内的氢气进行混合，以降低缓冲罐100内的氢气浓度。

S4、关闭空气过滤器10、空气计量单元20、空气压缩机30、中冷器40和膜加湿器60，关机结束。

通过上述步骤S1-S4，实现了关机吹扫时氢气尾排浓度值的控制。

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 (6)

1.一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，其特征在于，包括空气过滤器(10)、空气计量单元(20)、空气压缩机(30)、中冷器(40)、三通阀(50)、膜加湿器(60)、燃料电池电堆(80)和缓冲罐(100)，其中，所述空气过滤器(10)、所述空气计量单元(20)、所述空气压缩机(30)和所述中冷器(40)沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀(50)分别与所述中冷器(40)的输出端、所述膜加湿器(60)的干空气输入端和所述缓冲罐(100)的进气端连通，所述燃料电池电堆(80)的空气输入端与所述膜加湿器(60)的第一湿空气输出端连通，其空气输出端与所述膜加湿器(60)的湿空气输入端连通，其氢气输出端与所述缓冲罐(100)的进气端连通。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，其特征在于，所述三通阀(50)为比例控制三通阀。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，其特征在于，还包括氢水分离器(90)，其进气端与燃料电池电堆(80)的氢气出口端(84)连通，其出口端与所述缓冲罐(100)的进气端连通。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，其特征在于，还包括空气进气截止阀(70)，其设置在所述燃料电池电堆(80)的空气输入端。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，其特征在于，所述缓冲罐(100)与所述膜加湿器(60)的第二湿空气输出端连通，且在所述缓冲罐(100)与所述膜加湿器(60)的第二湿空气输出端连通管路上设有背压阀(110)。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池尾排氢浓度控制系统，其特征在于，所述空气计量单元(20)为流量计。

Images