CN215578645U - 一种氢气供应子系统模块及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢气供应子系统模块及燃料电池，其中氢气供应子系统模块包括截止阀、比例阀和引射器，截止阀、比例阀、引射器均固定于基座，截止阀与比例阀连通，基座上开设有进氢孔和出氢孔，进氢孔和截止阀的入口连通，引射器的出口通过出氢孔与电堆的入口连通，基座上还开设有第一流道，第一流道用于连通比例阀和引射器。本实用新型通过设置基座，将截止阀、比例阀、引射器集成为一体，并通过在基座上开设进氢孔、出氢孔和第一流道，完成从进氢孔至截止阀至比例阀至引射器至第一流道至电堆之间的连通，体积减小了近1/3，避免零部件分散布置时管路长、支架多、体积大，给乘用车前机舱内设计带来的空间紧张问题。

Description

一种氢气供应子系统模块及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢气供应子系统模块及燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。燃料电池系统包括氢气供应子系统、空气供应子系统、水热管理子系统、燃料电池电堆和控制子系统，其中氢气供应子系统的作用是为电堆提供适当温度、压力和流量的氢气，现有的氢气供应子系统的零部件多为分散布置或局部一体化设计，管路和支架较多，不仅连接节点多增加了泄露的风险，而且整体体积较大，整机布置空间较为紧张。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢气供应子系统模块及燃料电池，将氢气子系统的零部件集成于一体的模块化设计。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种氢气供应子系统模块，包括截止阀、比例阀和引射器，所述截止阀、所述比例阀、所述引射器均固定于基座，所述截止阀与所述比例阀连通，所述基座上开设有进氢孔和出氢孔，所述进氢孔和所述截止阀的入口连通，所述引射器的出口通过所述出氢孔与电堆的入口连通，所述基座上还开设有第一流道，所述第一流道用于连通所述比例阀和所述引射器。

作为优选，氢气供应子系统模块还包括分水器，所述分水器固定于所述基座，用于分离水和氢气，所述基座上开设有回氢孔和第二流道，所述电堆的出口通过所述回氢孔与所述分水器的入口连通，所述分水器通过所述第二流道与所述引射器的回流口连通。

作为优选，所述基座上还开设有排水孔，所述排水孔与所述分水器连通。

作为优选，所述基座上还设有排水阀，所述排水孔能够通过所述排水阀选择性地与外界连通或断开。

作为优选，所述排水孔与所述基座的水平面呈α角，所述α角为2°-5°。

作为优选，所述基座上还开设有排氢孔，所述排氢孔与所述分水器连通。

作为优选，所述基座上还设有排氢阀，所述排氢孔能够通过所述排氢阀选择性地与外界连通或断开。

作为优选，所述基座还开设有泄压孔和泄压阀，所述泄压孔能够通过所述泄压阀选择性地与外界连通或断开。

作为优选，所述出氢孔内设有压力传感器和温度传感器。

为达此目的，本实用新型还提供了一种燃料电池，包括如上所述的氢气供应子系统模块，所述基座固定于所述电堆的端板上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种氢气供应子系统模块，通过设置基座，将截止阀、比例阀、引射器集成为一体的模块化设计，并通过在基座上开设进氢孔、出氢孔和第一流道，完成从进氢孔至截止阀至比例阀至引射器至第一流道至电堆之间的连通，体积减小了近1/3，避免各零部件分散布置时管路长、支架多、体积大，给乘用车前机舱内设计带来的空间紧张问题。

本实用新型还提供了一种燃料电池，氢气供应子系统模块直接固定于电堆的端板上，进一步满足乘用车前机舱搭载空间的要求。

附图说明

图1是本实用新型所提供的氢气子系统模块结构第一视角示意图；

图2是本实用新型所提供的氢气子系统模块结构第二视角示意图；

图3是本实用新型所提供的氢气子系统的流程图。

图中：

1、基座；11、进氢孔；12、出氢孔；13、回氢孔；14、排水孔；15、排氢孔；16、泄压孔；

2、截止阀；3、比例阀；4、引射器；5、分水器；

6、排氢阀；7、排水阀；8、泄压阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。燃料电池系统包括氢气子系统、空气子系统、冷却子系统等，其中氢气子系统的零部件多为分散布置或局部一体化设计，管路和支架较多，不仅连接节点多增加了泄露的风险，而且整体体积较大，整机布置空间较为紧张。

如图1-图2所示，本实施例提供了一种氢气供应子系统模块，包括截止阀2、比例阀3和引射器4，其中截止阀2、比例阀3、引射器4均固定于基座1，基座1上开设有进氢孔11、出氢孔12和第一流道，进氢孔11与截止阀2的入口连通，截止阀2的出口与比例阀3的入口连通，比例阀3的出口通过第一流道与引射器4的入口连通，引射器4的出口通过出氢孔12与电堆连通，从而实现氢气从以此流经截止阀2、比例阀3、引射器4，最后进入电堆的整个过程。具体地，本实施例中截止阀2的出口与比例阀3的入口直接通过法兰密封连接，避免了设计用于连通截止阀2和比例阀3的流道，使氢气子系统的各个零部件布置更加紧凑。

本实施例通过设置基座1，将截止阀2、比例阀3、引射器4集成为一体的模块化设计体积减小了近1/3，避免各零部件分散布置时管路长、支架多、体积大，给乘用车前机舱内设计带来的空间紧张问题。

为了将氢气循环利用，将电堆的出口与引射器4的回流口连通，便于从电堆流出的氢气能够回到引射器4，重复利用。由于氢气从电堆流出会带出一部分水分，所以本实施例提供的氢气供应子系统模块还包括分水器5，分水器5同样固定于基座1，用于分离从电堆流出的氢气和水。基座1上开设有回氢孔13和第二流道，电堆的出口通过回氢孔13与分水器5入口连通，使得从电堆流出的氢气和氢气所夹带的水分进入分水器5，分水器5与引射器4的回流口通过第二流道连通，使得由分水器5分离完成的氢气能够通过第二流道重新进入引射器4。

进一步地，基座1上开设有排氢孔15，分水器5通过排氢孔15与外界连通，能够使部分分水器5分离出的氢气直接从排氢孔15排出氢气供应子系统模块。更进一步地，基座1上还设有排氢阀6，排氢阀6能够控制排氢孔15选择性地与外界连通或者断开，进而使得分水器5能够使选择性地与外界连通或断开，当排氢阀6开启时，分水器5分离出的氢气一部分通过第二流道进入引射器4，一部分通过排氢孔15流出基座1；当排氢阀6关闭时，分水器5分离出的氢气全部通过第二流道进入引射器4。排氢阀6阶段性开启，防止流入引射器4的氢气过多。

进一步地，基座1上还开设有排水孔14，分水器5通过排水孔14与外界连通，具体地，排水孔14与基座1的水平面呈α角，α角为2°-5°，保证分水器5分离出的水能够通过排水孔14顺利排出氢气供应子系统模块。更进一步地，基座1上还设有排水阀7，排水阀7能够控制排水孔14选择性地与外界连通或者断开，进而使得分水器5通过排水阀7能够使选择性地与外界连通或断开，排水阀7开启，分水器5通过排水孔14与外界连通，使分水器5分离出的水通过排水孔14流出氢气供应子系统模块；排水阀7关闭，则分水器5与外界断开。

进一步地，基座1上还开设有泄压孔16和泄压阀8，泄压阀8能够控制泄压孔16选择性地与外界连通或者断开，进而使得出氢孔12能够选择性地通过泄压孔16与外界连通或断开，具体地，出氢孔12内设置压力传感器和温度传感器，用于检测出氢孔12内的压力和温度，若出氢孔12内的压力过高，开启泄压阀8，使出氢孔12中的部分氢气通过泄压孔16流出氢气供应子系统模块，防止进入电堆的氢气压力过高，损坏电堆。具体地，若出氢孔12内的压力超过2.8bar，则需要打开泄压阀8进行泄压，以保护电堆。

本实施例所提供的氢气供应子系统模块工作时，如图3所示，从储氢系统过来的氢气首先从进氢孔11进入，打开截止阀2，截止阀2的功能是在完全关闭时，保证氢气在15bar-20bar的压力下无内漏，流经截止阀2的氢气进入比例阀3，通过比例阀3调节流量和压力，保证进入电堆的氢气压力和流量是当前需要的，流经比例阀3的氢气进入引射器4后，通过出氢孔12喷射入电堆。氢气从电堆出来会带一部分水分，从回氢孔13进入分水器5将水分离，分离出的水经过排水阀7从排水孔14排出，分离出的氢气一部分经过引射器4的回流口再进入电堆，重复利用，另一部分经过排氢阀6从排氢孔15间歇性排出。需要注意的是，在出氢孔12处设置有温度传感器和压力传感器，监测电堆入口即出氢孔12处的温度和压力，如果电堆入口处压力过大，开启泄压阀8，将出氢孔12中的部分氢气通过泄压孔16排出，避免电堆超压。

本实施例还提供了一种燃料电池，包括上述的氢气供应子系统模块，其中基座1固定于电堆的端板上，需要说明的是，出于安全问题的考虑，氢气供应子系统模块上的进氢孔11、出氢孔12、回氢孔13、排水孔14、排氢孔15均与燃料电池中的电气元器接头处距离较远。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢气供应子系统模块，包括截止阀(2)、比例阀(3)和引射器(4)，其特征在于，所述截止阀(2)、所述比例阀(3)、所述引射器(4)均固定于基座(1)，所述截止阀(2)与所述比例阀(3)连通，所述基座(1)上开设有进氢孔(11)和出氢孔(12)，所述进氢孔(11)和所述截止阀(2)的入口连通，所述引射器(4)的出口通过所述出氢孔(12)与电堆的入口连通，所述基座(1)上还开设有第一流道，所述第一流道用于连通所述比例阀(3)和所述引射器(4)。

2.根据权利要求1所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，还包括分水器(5)，所述分水器(5)固定于所述基座(1)，用于分离水和氢气，所述基座(1)上开设有回氢孔(13)和第二流道，所述电堆的出口通过所述回氢孔(13)与所述分水器(5)的入口连通，所述分水器(5)通过所述第二流道与所述引射器(4)的回流口连通。

3.根据权利要求2所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述基座(1)上还开设有排水孔(14)，所述排水孔(14)与所述分水器(5)连通。

4.根据权利要求3所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述基座(1)上还设有排水阀(7)，所述排水孔(14)能够通过所述排水阀(7)选择性地与外界连通或断开。

5.根据权利要求3所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述排水孔(14)与所述基座(1)的水平面呈α角，所述α角为2°-5°。

6.根据权利要求2所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述基座(1)上还开设有排氢孔(15)，所述排氢孔(15)与所述分水器(5)连通。

7.根据权利要求6所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述基座(1)上还设有排氢阀(6)，所述排氢孔(15)能够通过所述排氢阀(6)选择性地与外界连通或断开。

8.根据权利要求1-7任一项所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述基座(1)还开设有泄压孔(16)和泄压阀(8)，所述泄压孔(16)能够通过所述泄压阀(8)选择性地与外界连通或断开。

9.根据权利要求1-7任一项所述的氢气供应子系统模块，其特征在于，所述出氢孔(12)内设有压力传感器和温度传感器。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的氢气供应子系统模块，所述基座(1)固定于所述电堆的端板上。

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