CN217306547U - 一种燃料电池阴极系统和燃料电池发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池阴极系统和燃料电池发动机。该燃料电池阴极系统包括离心式空压机，离心式空压机能够压缩空气并将压缩后的空气自离心式空压机的出口排出，离心式空压机还设置有废气排出管，废气排出管用于排出悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机温度的气体；与离心式空压机的出口连通的增湿器；电堆，电堆的阴极入口与增湿器的干侧连通，电堆的阴极出口与增湿器的湿侧连通；箱体，箱体上设置有吹扫入口管和吹扫出口管，吹扫入口管与废气排出管连通。该燃料电池阴极系统直接利用用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机温度的的这部分气体吹扫箱体，避免了额外设置风扇导致的消耗功率增加，降低了整个燃料电池发动机的消耗功率。

Description

一种燃料电池阴极系统和燃料电池发动机

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阴极系统和燃料电池发动机。

背景技术

燃料电池发动机是一种使用空气和氢气为燃料的发动机，其内部发生是的电化学反应而不是燃烧反应；在使用燃料电池发动机时，需要将发动机箱体内的氢气吹扫出来。

目前，燃料电池发动机通常通过额外设置的风扇对氢气进行吹扫，由于额外设置的风扇增加了额外消耗功率，使得整个燃料电池发动机的消耗功率增加。

因此，如何降低燃料电池发动机的消耗功率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池阴极系统，以降低燃料电池发动机的消耗功率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种燃料电池阴极系统，包括：

离心式空压机，所述离心式空压机能够压缩空气并将压缩后的空气自所述离心式空压机的出口排出，并且所述离心式空压机还设置有废气排出管，所述废气排出管用于排出悬浮空压机轴承以及降低所述离心式空压机温度的气体；

与所述离心式空压机的出口连通的增湿器；

电堆，所述电堆的阴极入口与所述增湿器的干侧连通，所述电堆的阴极出口与所述增湿器的湿侧连通；以及

用于密封所述电堆的箱体，所述箱体上设置有吹扫入口管和吹扫出口管，并且所述吹扫入口管与所述废气排出管连通。

优选地，在上述燃料电池阴极系统中，还包括与所述废气排出管连通的散热管，所述散热管的侧壁上设置有散热翅片，所述散热管远离所述废气排出管的一端与所述吹扫入口管连通。

优选地，在上述燃料电池阴极系统中，还包括与所述增湿器连通的尾排管，所述尾排管与所述吹扫出口管通过集成管集成在一起。

优选地，在上述燃料电池阴极系统中，还包括能够对所述集成管内的气流进行加速的气流加速件。

优选地，在上述燃料电池阴极系统中，所述气流加速件为直接设于所述集成管上的文丘里结构，所述文丘里结构的内径小于所述集成管的内径。

优选地，在上述燃料电池阴极系统中，还包括能够与气源导通的空气过滤器，所述空气过滤器与所述离心式空压机连通。

优选地，在上述燃料电池阴极系统中，还包括设置于所述离心式空压机与所述增湿器之间的中冷器，所述中冷器的入口端与所述离心式空压机的出口连通，所述中冷器的出口端与所述增湿器连通。

使用本实用新型所提供的燃料电池阴极系统时，通过离心式空压机将空气压缩，并将压缩后的空气由离心式空压机的出口排出，由于增湿器与离心式空压机的出口连通，电堆的阴极入口与增湿器的干侧连通，电堆的阴极出口与增湿器的湿侧连通，因此，自离心式空压机的出口排出的空气能够进入增湿器，由增湿器对空气进行增湿，为电堆提供适宜的运行环境；由于离心式空压机还设置有废气排出管，废气排出管用于排出悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机温度的气体，箱体上的吹扫入口管与废气排出管连通，因此，用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机温度的气体能够自废气排出管排出后，由吹扫入口管进入箱体中并对箱体进行吹扫，再由箱体的吹扫出口管排出。由此可见，本实用新型所提供的燃料电池阴极系统构思巧妙，不仅解决了离心式空压机中用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机温度的这部分气体的排放问题；而且直接利用用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机温度的的这部分气体吹扫箱体，避免了因额外设置风扇导致的消耗功率增加，大幅降低了整个燃料电池发动机的消耗功率。

此外，本实用新型还公开了一种燃料电池发动机，包括如上任意一项所述的燃料电池阴极系统，因此兼具了上述燃料电池阴极系统的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。

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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种燃料电池阴极系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种集成管的结构示意图。

其中，100为离心式空压机，101为废气排出管，200为增湿器，300为电堆，400为箱体，401为吹扫入口管，402为吹扫出口管，500为散热管，600为尾排管，700为集成管，701为气流加速件，800为空气过滤器，900为中冷器。

具体实施方式

有鉴于此，本实用新型的核心在于提供一种燃料电池阴极系统，以降低燃料电池发动机的消耗功率。

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做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。

如图1至图2所示，本实用新型实施例公开了一种燃料电池阴极系统，包括离心式空压机100、增湿器200、电堆300和箱体400。

其中，离心式空压机100能够压缩空气并将压缩后的空气自离心式空压机100的出口排出，并且离心式空压机100还设置有废气排出管101，废气排出管101用于排出悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机100温度的气体；增湿器200与离心式空压机100的出口连通；电堆300的阴极入口与增湿器200的干侧连通，电堆300的阴极出口与增湿器200的湿侧连通；箱体400用于密封电堆300，箱体400上设置有吹扫入口管401和吹扫出口管402，并且吹扫入口管401与废气排出管101连通。

使用本实用新型所提供的燃料电池阴极系统时，通过离心式空压机100将空气压缩，并将压缩后的空气由离心式空压机100的出口排出，由于增湿器200与离心式空压机100的出口连通，电堆300的阴极入口与增湿器200的干侧连通，电堆300的阴极出口与增湿器200的湿侧连通，因此，自离心式空压机100的出口排出的空气能够进入增湿器200，由增湿器200对空气进行增湿，为电堆300提供适宜的运行环境；由于离心式空压机100还设置有废气排出管101，废气排出管101用于排出悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机100温度的气体，箱体400上的吹扫入口管401与废气排出管101连通，因此，用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机100温度的气体能够自废气排出管101排出后，由吹扫入口管401进入箱体400中并对箱体400进行吹扫，再由箱体400的吹扫出口管402排出。由此可见，本实用新型所提供的燃料电池阴极系统构思巧妙，不仅解决了离心式空压机100中用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机100温度的这部分气体的排放问题；而且直接利用用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机100温度的的这部分气体吹扫箱体400，避免了因额外设置风扇导致的消耗功率增加，大幅降低了整个燃料电池发动机的消耗功率。

进一步地，该燃料电池阴极系统还包括与废气排出管101连通的散热管500，散热管500的侧壁上设置有散热翅片，散热管500远离废气排出管101的一端与吹扫入口管401连通，以便于通过散热翅片增大散热管500的散热面积，使得废气排出管101排出的用于悬浮空压机轴承以及降低离心式空压机100温度的高温气体在流经散热管500时能够冷却至合适温度再进入箱体400。

需要说明的是，本实用新型对上述散热管500的长度、散热翅片的疏密程度和散热翅片的形状等参数不作具体限定，只要是能够满足使用要求的参数均属于本实用新型保护范围内。

另外，上述燃料电池阴极系统还包括与增湿器200连通的尾排管600，尾排管600与吹扫出口管402通过集成管700集成在一起，以便于提高该燃料电池阴极系统的管路集成度，使得该燃料电池阴极系统的布局紧凑，外观简洁美观。

更进一步地，本实用新型所提供的燃料电池阴极系统还包括能够对集成管700内的气流进行加速的气流加速件701，以便于提高气流在集成管700内的速度，加快箱体400内氢气的排出，防止由于箱体400内氢气浓度过高降低燃料电池发动机的安全性，以及尾排管600中的空气倒灌进入箱体400内部降低燃料电池发动机的安全性。

需要说明的是，上述气流加速件701可以是抽风机、气流加速器或者文丘里管等类型，只要是能够满足使用要求的类型均属于本实用新型保护范围内；可选地，本实用新型实施例所提供的气流加速件701为直接设于集成管700上的文丘里结构，文丘里结构的内径小于集成管700的内径，以便于使气流在流经文丘里结构时，通过文丘里效应形成负压，加速箱体400内的氢气排出，避免箱体400内氢气浓度过高；同时，加快尾排管600中的气体流速，防止气体倒灌进入箱体400内部，降低燃料电池发动机的安全性。

本实用新型所提供的燃料电池阴极系统还包括能够与气源导通的空气过滤器800，空气过滤器800与离心式空压机100连通，以便于将空气中的灰尘和杂质过滤掉之后，再通入离心式空压机100。

另外，该燃料电池阴极系统还包括设置于离心式空压机100与增湿器200之间的中冷器900，中冷器900的入口端与离心式空压机100的出口连通，中冷器900的出口端与增湿器200连通，以便于通过中冷器900将由离心式空压机100的出口排出的高温气体冷却至合适温度后再通入增湿器200中。

此外，本实用新型还公开了一种燃料电池发动机，包括如上任意一项所述的燃料电池阴极系统，因此兼具了上述燃料电池阴极系统的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池阴极系统，其特征在于，包括：

离心式空压机，所述离心式空压机能够压缩空气并将压缩后的空气自所述离心式空压机的出口排出，并且所述离心式空压机还设置有废气排出管，所述废气排出管用于排出悬浮空压机轴承以及降低所述离心式空压机温度的气体；

与所述离心式空压机的出口连通的增湿器；

电堆，所述电堆的阴极入口与所述增湿器的干侧连通，所述电堆的阴极出口与所述增湿器的湿侧连通；以及

用于密封所述电堆的箱体，所述箱体上设置有吹扫入口管和吹扫出口管，并且所述吹扫入口管与所述废气排出管连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池阴极系统，其特征在于，还包括与所述废气排出管连通的散热管，所述散热管的侧壁上设置有散热翅片，所述散热管远离所述废气排出管的一端与所述吹扫入口管连通。

3.根据权利要求1所述的燃料电池阴极系统，其特征在于，还包括与所述增湿器连通的尾排管，所述尾排管与所述吹扫出口管通过集成管集成在一起。

4.根据权利要求3所述的燃料电池阴极系统，其特征在于，还包括能够对所述集成管内的气流进行加速的气流加速件。

5.根据权利要求4所述的燃料电池阴极系统，其特征在于，所述气流加速件为直接设于所述集成管上的文丘里结构，所述文丘里结构的内径小于所述集成管的内径。

6.根据权利要求1所述的燃料电池阴极系统，其特征在于，还包括能够与气源导通的空气过滤器，所述空气过滤器与所述离心式空压机连通。

7.根据权利要求1所述的燃料电池阴极系统，其特征在于，还包括设置于所述离心式空压机与所述增湿器之间的中冷器，所述中冷器的入口端与所述离心式空压机的出口连通，所述中冷器的出口端与所述增湿器连通。

8.一种燃料电池发动机，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的燃料电池阴极系统。

Images