CN216958113U - 燃料电池进气系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种燃料电池进气系统和车辆，其中燃料电池进气系统包括过滤器和第一进气组件，所述第一进气组件包括第一进气盒和第一供气管，所述第一进气盒包括第一进气口和第一出气口，所述第一供气管连接于所述第一出气口，所述过滤器与所述第一供气管连接，其中，所述第一进气盒内还设置有第一挡板，所述第一挡板位于所述第一进气口和所述第一出气口之间。本实用新型技术方案降低了进入燃料电池内的空气的含水量。

Description

燃料电池进气系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池进气系统和车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种直接利用氢能发电的装置，PEMFC把贮存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，能量转化效率高。单节燃料电池由阳极、阴极和电解质隔膜构成，在阳极一侧持续通以燃料气，如氢气、甲烷、煤气等，在阴极一侧通入氧气或空气，通过电解质离子传导，在阴极和阳极发生电子转移，即在两级之间产生电势差，从而形成电池。

当氢燃料电池工作时，空气压缩机将新鲜空气通过整车进气口吸入进气系统。空气依次通过进气系统的空气过滤器、空压机、中冷器、增湿器和节气门等主要核心部件进入燃料电池，为系统提供所必须的氧气。

燃料电池在运行期间，其核心组件对进气系统中存在的颗粒、有害气体和水非常敏感，当存在极端环境如发生特大雨量时，空气中的水滴有可能会通过整车进气口进入燃料电池的进气系统，导致燃料电池出现“水淹”的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种燃料电池进气系统，旨在降低进入燃料电池内的空气的含水量。

为实现上述目的，本实用新型提出的燃料电池进气系统，包括过滤器和第一进气组件，所述第一进气组件包括第一进气盒和第一供气管，所述第一进气盒包括第一进气口和第一出气口，所述第一供气管连接于所述第一出气口，所述过滤器与所述第一供气管连接，其中，所述第一进气盒内还设置有第一挡板，所述第一挡板位于所述第一进气口和所述第一出气口之间。

可选地，所述第一供气管具有与所述第一进气盒连接的第一端口，所述第一进气口所在的高度低于所述第一端口所在的高度。

可选地，所述第一端口为斜开口设置。

可选地，所述第一进气盒上还设置有第一排水口，所述第一排水口所在的高度低于所述第一进气口所在的高度。

可选地，所述第一排水口还安装有第一排水管。

可选地，所述燃料电池进气系统还包括至少一组的第二进气组件，所述第二进气组件包括第二进气盒和第二供气管，所述第二进气盒包括第二进气口和第二出气口，所述第二供气管的两端分别连接于所述第二出气口和所述第一进气口，所述第二进气盒还设置有第二挡板，所述第二挡板位于所述第二进气口和所述第二出气口之间。

可选地，所述第二进气口所在的高度低于所述第二出气口所在的高度。

可选地，所述第二进气盒上还设置有第二排水口，所述第二排水口所在的高度低于所述第二进气口所在的高度。

可选地，所述第二排水口还安装有第二排水管。

本实用新型还提出一种车辆，包括燃料电池和所述的燃料电池进气系统，所述燃料电池进气系统与所述燃料电池相连接。

本实用新型的一个技术方案通过在第一进气盒内设置第一挡板，以阻挡从第一进气盒的第一进气口进入的空气，从而去除空气中的大部分的水分，使去除大部分水分的空气通过第一进气盒的第一出气口进入第一供气管，进而进入过滤器。通过第一挡板的设置，可向燃料电池供应去除了大部分水分的空气，从而降低了进入燃料电池的空气的含水量，进而避免了因过量的水分进入燃料电池导致的系统功率下降，避免了燃料电池的水淹问题，避免了燃料电池的损坏，提高了燃料电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型燃料电池进气系统一实施例的结构示意图；

图2为图1燃料电池进气系统中第二进气组件的内部结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	燃料电池进气系统	200	第二进气组件
100	第一进气组件	210	第二进气盒
				110	第一进气盒	211	第二进气口
111	第一进气口	212	第二出气口
				112	第一出气口	213	第二挡板
113	第一挡板	214	第二排水口
				114	第一排水口	215	第二排水管
115	第一排水管	220	第二供气管
				120	第一供气管	300	过滤器
121	第一端口

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种直接利用氢能发电的装置，PEMFC把贮存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，能量转化效率高。单节燃料电池由阳极、阴极和电解质隔膜构成。燃料(氢气)在阳极氧化，还原剂(氧气)在阴极还原，从而完成整个电化学反应。电解质隔膜的功能为分隔燃料和氧化剂并起到离子传导的作用。在阳极一侧持续通以燃料气，如氢气、甲烷、煤气等，在阴极一侧通入氧气或空气，通过电解质离子传导，在阴极和阳极发生电子转移，即在两级之间产生电势差，从而形成电池。

燃料电池(PEMFC)车也需要进气系统，当氢燃料电池工作时，空气压缩机将新鲜空气通过整车进气口吸入进气系统。空气依次通过进气系统的空气过滤器、空压机、中冷器、增湿器和节气门等主要核心部件进入燃料电池，为系统提供所必须的氧气。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行期间，其核心组件对进气系统中存在的颗粒、有害气体和水非常敏感，空气过滤器为燃料电池过滤大部分颗粒，吸附SO₂等有害气体，增湿器则为了保持进气的相对湿度。但是当存在极端环境如发生特大雨量时，空气中的水滴有可能会通过整车进气口进入燃料电池的进气系统，导致燃料电池出现“水淹”的问题。

鉴于此，本实用新型提出一种燃料电池进气系统10。

请参照图1和图2，在本实用新型实施例中，该燃料电池进气系统10包括过滤器300和第一进气组件100，第一进气组件100包括第一进气盒110和第一供气管120，第一进气盒110包括第一进气口111和第一出气口112，第一供气管120连接于第一出气口112，过滤器300与第一供气管120连接，其中，第一进气盒110内还设置有第一挡板113，第一挡板113位于第一进气口111和第一出气口112之间。

具体地，过滤器300为空气过滤器，主要用于过滤空气中的大部分颗粒，吸附SO₂等有害气体，为燃料电池提供过滤后的空气。在燃料电池的进气系统中，还可以在过滤器300的后端设置中冷器、增湿器等结构。第一进气组件100包括第一进气盒110和第一供气管120，第一进气盒110用于进气，第一供气管120用于与过滤器300连接，从而使空气可以通过第一进气盒110、第一供气管120进入过滤器300，进而向燃料电池提供空气。更具体的，第一进气盒110包括第一进气口111和第一出气口112，第一进气口111用于引导空气进入第一进气盒110，第一出气口112用于将空气排出第一进气盒110，第一供气管120的一端通过第一出气口112与第一进气盒110连接，第一供气管120的另一端与过滤器300连接，从而使进入第一进气盒110的空气通过第一供气管120进入过滤器300。在本实用新型图中示出的方案，第一进气盒110的截面形状为矩形，当然还可以是椭圆形或其他异形结构，在此不对第一进气盒110的截面形状做限制。第一进气口111和第一出气口112的截面形状可以是圆形或椭圆形，其中第一出气口112的截面形状与第一供气管120的截面形状相适配，在此不对第一进气口111和第一出气口112的截面形状做限制。

第一挡板113设置在第一进气口111与第一出气口112之间，用于阻挡空气，使从第一进气口111进入的空气中夹杂的水分被阻挡，从而使去除大部分水分的空气通过第一出气口112进入第一供气管120，进而通过过滤器300进入燃料电池。在本实用新型图中示出的方案，第一挡板113设置在第一进气盒110的顶壁并朝向第一进气盒110的底壁延伸，当然，第一挡板113还可以设置在第一进气盒110的侧壁并朝向第一进气盒110的底壁延伸，从而阻挡由第一进气口111进入的空气。第一挡板113的截面形状可以为矩形、三角形或其他异形结构，在此不对第一挡板113的截面形状做限制。在一实施例中，第一挡板113为平板结构，如此可以阻挡空气中的大部分的水分。第一挡板113可以是金属、塑料等材质，在此也不对第一挡板113的材质做限制。通过第一挡板113的设置，可向燃料电池供应去除了大部分水分的空气，从而降低了进入燃料电池的空气的含水量，进而避免了因过量的水分进入燃料电池导致的系统功率下降，避免了燃料电池的水淹问题，避免了燃料电池的损坏，提高了燃料电池的使用寿命。

本实用新型的一个技术方案通过在第一进气盒110内设置第一挡板113，以阻挡从第一进气盒110的第一进气口111进入的空气，从而去除空气中的大部分的水分，使去除大部分水分的空气通过第一进气盒110的第一出气口112进入第一供气管120，进而进入过滤器300。通过第一挡板113的设置，可向燃料电池供应去除了大部分水分的空气，从而降低了进入燃料电池的空气的含水量，进而避免了因过量的水分进入燃料电池导致的系统功率下降，避免了燃料电池的水淹问题，避免了燃料电池的损坏，提高了燃料电池的使用寿命。

进一步地，第一供气管120具有与第一进气盒110连接的第一端口121，第一进气口111所在的高度低于第一端口121所在的高度。具体地，第一供气管120通过第一出气口112与第一进气盒110连接，第一供气管120的管口形状与第一进气口111相匹配，在此不对第一供气管120和第一进气口111的形状和口径做限制。在本申请图中示出的方案，第一进气口111设置在靠近第一进气盒110的底壁的方向，第一出气口112设置在第一进气盒110的底壁，第一供气管120至少部分伸入第一进气盒110内，以使第一进气口111所在的高度低于第一端口121所在的高度。当然，也可以在第一进气盒110的高度方向上，将第一出气口112设置在第一进气口111所在的位置的上方，从而使第一进气口111所在的高度低于第一端口121所在的高度。由于空气中的水分受到重力的作用会朝向第一进气盒110的底壁滴落，如此，使第一进气盒110内的空气通过比第一进气口111更高的第一端口121排出，从而使空气中的水分不易从第一端口121排出，从而进一步降低了空气的含水量，避免了过多的水分进入燃料电池，进而避免了燃料电池的水淹等问题。

进一步地，第一端口121为斜开口设置。具体地，第一端口121朝向第一进气口111的方向倾斜设置，如此，一方面，有利于第一进气盒110内的空气进入第一供气管120，从而通过第一供气管120排出。另一方面，第一端口121的倾斜设置可以切割空气，进一步地阻挡空气中的水分，从而使空气的含水量进一步降低，防止大量的水分进入燃料电池，保证了燃料电池的正常使用。在一实施例中，第一端口121的倾斜角度为15°至45°。

进一步地，第一进气盒110上还设置有第一排水口114，第一排水口114所在的高度低于第一进气口111所在的高度。具体地，为将从空气中分离出的水分及时的排出第一进气盒110，在第一进气盒110上设置有第一排水口114。更具体地，第一排水口114所在的高度低于第一进气口111所在的高度，如此，避免了从第一进气口111进入的空气与第一进气盒110内分离出的水分的直接接触，避免了将第一进气盒110内分离出的水分再次裹挟进空气中，避免了空气的含水量的进一步提高。在一实施例中，第一排水口114设置在第一进气盒110的底壁，从而方便从空气中分离出的水分的及时排出。第一排水口114的截面形状可以是圆形、椭圆形、矩形等形状，在此不对第一排水口114的截面形状做限制。

进一步地，第一排水口114还安装有第一排水管115。具体地，为方便将第一进气盒110内从空气中分离出的水分的排出，在第一排水口114上安装有第一排水管115。如此，通过第一排水管115的引流，可将第一进气盒110内的水分排放到合适的位置。在一实施例中，第一排水管115的内壁为光滑壁面，从而方便了第一排水管115内的水分的流出；同时第一排水管115的外壁设置有螺纹，从而方便了第一排水管115的弯曲和延伸，从而方便了第一排水管115的引流。第一排水管115的截面形状为第一排水口114的截面形状相适配，第一排水管115的长度在此不做限制。

进一步地，燃料电池进气系统10还包括至少一组的第二进气组件200，第二进气组件200包括第二进气盒210和第二供气管220，第二进气盒210包括第二进气口211和第二出气口212，第二供气管220的两端分别连接于第二出气口212和第一进气口111，第二进气盒210还设置有第二挡板213，第二挡板213位于第二进气口211和第二出气口212之间。具体地，第二进气盒210用于进气，第二供气管220用于连接第二进气盒210和第一进气盒110，从而使空气通过第二进气盒210、第一进气盒110、过滤器300，进而向燃料电池提供空气。更具体地，第二进气盒210包括第二进气口211和第二出气口212，空气通过第二进气口211、第二出气口212、第二供气管220、第一进气口111、第一出气口112、第一供气管120、过滤器300，进而向燃料电池供应空气。在本实用新型图中示出的方案，第二进气盒210的截面形状为矩形，当然还可以是椭圆形或其他异形结构，在此不对第二进气盒210的截面形状做限制。在本实用新型图中示出的方案，第二进气口211的截面形状为矩形，如此可使更多的空气进入第二进气盒210，扩大了进入燃料电池进气系统10内的空气流量；第二出气口212的截面形状为圆形，且第二出气口212的截面形状与第二供气管220的截面形状相适配，第二供气管220的截面形状同时与第一进气口111的截面形状相适配。当然第二进气口211和第二出气口212的截面形状还可以是圆形、椭圆形等其他形状，在此不对第二进气口211和第二出气口212的截面形状做限制。

第二挡板213设置在第二进气口211与第二出气口212之间，用于阻挡空气，使从第二进气口211进入的空气中夹杂的水分被阻挡，从而使去除大部分水分的空气通过第二出气口212进入第二供气管220，进而进入第一进气组件100。在本实用新型图中示出的方案，第二挡板213设置在第二进气盒210的顶壁并朝向第二进气盒210的底壁延伸，当然，第二挡板213还可以设置在第二进气盒210的侧壁并朝向第二进气盒210的底壁延伸，从而阻挡由第二进气口211进入的空气。第二挡板213的截面形状可以为矩形、三角形或其他异形结构，在此不对第二挡板213的截面形状做限制。在一实施例中，第二挡板213为平板结构，如此可以阻挡空气中的大部分的水分。第二挡板213可以是金属、塑料等材质，在此也不对第二挡板213的材质做限制。通过第二挡板213和第一挡板113的配合，进一步地去除了空气中的水分，从而降低了进入燃料电池的空气的含水量，进而避免了因过量的水分进入燃料电池导致的系统功率下降，避免了燃料电池的水淹问题，避免了燃料电池的损坏，提高了燃料电池的使用寿命。

第二进气组件200设置有至少一组，当第二进气组件200设置有多组时，多组第二进气组件200之间串联连接，从而提高对空气的过滤次数，从而进一步地去除空气中的水分，进一步地降低空气的含水量。

进一步地，第二进气口211所在的高度低于第二出气口212所在的高度。具体地，沿第二进气盒210的高度方向，第二进气口211位于第二出气口212的下方。由于空气中的水分受到重力的作用会朝向第二进气盒210的底壁滴落，如此，使第二进气盒210内的空气通过比第二进气口211更高的第二出气口212排出，从而使空气中的水分不易从第二出气口212排出，从而进一步降低了空气的含水量，避免了过多的水分进入燃料电池，进而避免了燃料电池的水淹等问题。

进一步地，第二进气盒210上还设置有第二排水口214，第二排水口214所在的高度低于第二进气口211所在的高度。具体地，为将从空气中分离出的水分及时的排出第二进气盒210，在第二进气盒210上设置有第二排水口214。更具体地，第二排水口214所在的高度低于第二进气口211所在的高度，如此，避免了从第二进气口211进入的空气与第二进气盒210内分离出的水分的直接接触，避免了将第二进气盒210内分离出的水分再次裹挟进空气中，避免了空气的含水量的进一步提高。在一实施例中，第二排水口214设置在第二进气盒210的底壁，从而方便从空气中分离出的水分的及时排出。第二排水口214的截面形状可以是圆形、椭圆形、矩形等形状，在此不对第二排水口214的截面形状做限制。

进一步地，第二排水口214还安装有第二排水管215。具体地，为方便将第二进气盒210内从空气中分离出的水分的排出，在第二排水口214上安装有第二排水管215。如此，通过第二排水管215的引流，可将第二进气盒210内的水分排放到合适的位置。在一实施例中，第二排水管215的内壁为光滑壁面，从而方便了第二排水管215内的水分的流出；同时第二排水管215的外壁设置有螺纹，从而方便了第二排水管215的弯曲和延伸，从而方便了第二排水管215的引流。第二排水管215的截面形状为第二排水口214的截面形状相适配，第二排水管215的长度在此不做限制。

本实用新型还提出一种车辆，该车辆包括燃料电池和燃料电池进气系统10，该燃料电池进气系统10的具体结构参照上述实施例，由于本车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，燃料电池进气系统10与燃料电池相连接，从而向燃料电池提供空气，以保证燃料电池的正常使用。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池进气系统，其特征在于，包括过滤器和第一进气组件，所述第一进气组件包括第一进气盒和第一供气管，所述第一进气盒包括第一进气口和第一出气口，所述第一供气管连接于所述第一出气口，所述过滤器与所述第一供气管连接，其中，所述第一进气盒内还设置有第一挡板，所述第一挡板位于所述第一进气口和所述第一出气口之间。

2.如权利要求1所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第一供气管具有与所述第一进气盒连接的第一端口，所述第一进气口所在的高度低于所述第一端口所在的高度。

3.如权利要求2所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第一端口为斜开口设置。

4.如权利要求1所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第一进气盒上还设置有第一排水口，所述第一排水口所在的高度低于所述第一进气口所在的高度。

5.如权利要求4所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第一排水口还安装有第一排水管。

6.如权利要求1所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述燃料电池进气系统还包括至少一组的第二进气组件，所述第二进气组件包括第二进气盒和第二供气管，所述第二进气盒包括第二进气口和第二出气口，所述第二供气管的两端分别连接于所述第二出气口和所述第一进气口，所述第二进气盒还设置有第二挡板，所述第二挡板位于所述第二进气口和所述第二出气口之间。

7.如权利要求6所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第二进气口所在的高度低于所述第二出气口所在的高度。

8.如权利要求6所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第二进气盒上还设置有第二排水口，所述第二排水口所在的高度低于所述第二进气口所在的高度。

9.如权利要求8所述的燃料电池进气系统，其特征在于，所述第二排水口还安装有第二排水管。

10.一种车辆，其特征在于，包括燃料电池和如权利要求1至9任一项所述的燃料电池进气系统，所述燃料电池进气系统与所述燃料电池相连接。

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