CN218498109U - 一种氢燃料电池空气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及一种氢燃料电池空气系。一种氢燃料电池空气系统，所述空气冷却加湿总成通过空压机出气管与所述空压机的出气口连接并连通，所述吹扫管、所述进堆管、所述出堆管、所述尾排管和所述旁通管的一端均与所述空气冷却加湿总成连通，所述旁通管的另一端与所述尾排管连接并连通，其上设有旁通阀，所述进堆管上设有第一节气门和温压传感器，所述尾排管上设有第二节气门，所述空压机的空气进气口连接并连通有空压机进气管，所述空压机进气管上设有空气流量计，所述空气流量计、所述温压传感器、所述空压机、所述第一节气门、所述第二节气门和所述旁通阀均与电堆控制器电连接。

Description

一种氢燃料电池空气系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及一种氢燃料电池空气系统。

背景技术

随着中国新能源汽车市场的不断扩展，燃料电池汽车成为了新的增长点，各个主机厂也都进行了氢燃料电池方面的布局与研发。氢燃料电池系统设计开发中，空气供应系统的设计开发关系到燃料电池系统能否满足设计要求的关键。

空气供应系统包括加湿器、中冷器、压缩机、背压阀等零部件，共同完成空气系统的供应。其中压缩机主要提供空气流动动力，中冷器将经过压缩机压缩后的高温空气冷却至合适的温度，加湿器将经过中冷器的干燥空气进行加湿，满足进气的湿度要求。空气经过电堆反应，生成水，消耗氧气之后，出口的含有液态水的湿空气经过加湿器，为加湿器提供湿空气的供应，最后通过背压阀排放至大气之中。

现在的氢燃料电池空气系统集成度不高，导致整个系统占据大量的空间，并且在实际的运行过程中，电堆的膜电极劣化会使系统的寿命大大降低，最后即是管路的使用寿命等问题。

实用新型内容

有鉴与此，本实用新型提供了一种氢燃料电池空气系统。

本实用新型提供一种氢燃料电池空气系统，包括空压机、空气冷却加湿总成、吹扫管、进堆管、出堆管、尾排管和旁通管，所述空气冷却加湿总成通过空压机出气管与所述空压机的出气口连接并连通，所述吹扫管、所述进堆管、所述出堆管、所述尾排管和所述旁通管的一端均与所述空气冷却加湿总成连通，所述旁通管的另一端与所述尾排管连接并连通，其上设有旁通阀，所述进堆管上设有第一节气门和温压传感器，所述尾排管上设有第二节气门，所述空压机的空气进气口连接并连通有空压机进气管，所述空压机进气管上设有空气流量计，所述空气流量计、所述温压传感器、所述空压机、所述第一节气门、所述第二节气门和所述旁通阀均与电堆控制器电连接。

进一步地，所述空气冷却加湿总成具有吹扫口，所述吹扫管的一端与所述吹扫口连接并连通，其另一端与燃料电池电堆的吹扫入口连接并连通。

进一步地，所述空气冷却加湿总成具有出堆口，所述出堆管的一端与所述出堆口连接并连通，其另一端与所述燃料电池电堆的空气输出口连接并连通。

进一步地，所述空气冷却加湿总成具有空气出口，所述进堆管的一端与所述空气出口连接并连通，其另一端与所述燃料电池电堆的空气输入口连接并连通。

进一步地，所述空气冷却加湿总成具有排气口，所述尾排管的一端与所述排气口连接并连通，其另一端连通大气。

进一步地，所述空气冷却加湿总成具有旁通空气出口，所述旁通管的一端与所述旁通空气出口连接并连通，其另一端与所述尾排管连接并连通。

进一步地，所述空压机进气管、所述空压机出气管、所述尾排管、所述出堆管、所述旁通管、所述吹扫管均为异形硅胶管。

进一步地，所述空气冷却加湿总成包括中冷器和膜加湿器。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的一种氢燃料电池空气系统，具有以下优点：

(1)空压机，旁通阀，节气门等硬件都在控制器控制下运行，通过空气流量计和空气温压传感器将各个管路中的压力温度流量信号传递到控制器，在控制器控制下，调节空压机的转速和输出功率、节气门和旁通阀的开度，形成一个闭环反馈系统，自动根据实际需要调节空压机的供气量、节气门和旁通阀的开度，以达到节能，降低运行成本的目的，并且通过调节空气气流流量缓解了膜电极的劣化问题从而延长了电堆的使用寿命；

(2)空气的冷却和加湿合为一个部件，期间减少了因空气的流动导致的动能损失，同时也使系统的集成度更高，减少了燃料电池发动机所占用的空间；

(3)空压机进气管、空压机出气管、进堆管、出堆管、尾排管、旁通管和吹扫管的材质均为异形硅胶管，异形硅胶管具有耐腐蚀、耐高温和使用寿命长的优点。

附图说明

图1是本实用新型所述一种氢燃料电池空气系统的轴视图；

图2是本实用新型所述一种氢燃料电池空气系统的俯视图；

图3是本实用新型所述空气冷却加湿总成的轴视图。

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1-3，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电池空气系统，包括空压机(10)和空气冷却加湿总成(20)，所述空气冷却加湿上具有空气入口(23)、吹扫口(24)、空气出口(25)、出堆口(26)、排气口(27)和旁通空气出口，其中，所述空气入口(23)通过空压机出气管(80)与所述空压机(10)的出气口连接并连通，所述吹扫口(24)与吹扫管(30)连接并连通，所述空气出口(25)与进堆管(40)连接并连通，所述出堆口(26)与出堆管(50)连接并连通，所述排气口(27)与所述尾排管(60)连接并连通，所述旁通空气出口与旁通管(70)的一端连接并连通，所述旁通管(70)的另一端与所述尾排管(60)连接并连通，其上设有旁通阀(100)，所述进堆管(40)上设有第一节气门(110)和温压传感器(130)，所述尾排管(60)上设有第二节气门(140)，所述空压机(10)的空气进气口连接并连通有空压机进气管(90)，所述空压机进气管(90)上设有空气流量计(120)，所述空气流量计(120)、所述温压传感器(130)、所述空压机(10)、所述第一节气门(110)、所述第二节气门T25BPE(140)和所述旁通阀(100)均与电堆控制器电连接。

在本实用新型中，空气流量计(120)和空气温压传感器(130)均信号连接电堆控制器的信号输入端，电堆控制器的信号输出端信号连接到空压机(10)、第一节气门(110)、第二节气门(140)和旁通阀(100)的控制端。其中，空气流量计(120)对空压机进气管(90)内的空气的流量进行在线监控，保证设备的平稳运行。第一节气门(110)对进堆管(40)内的湿空气进行控制，保证气流的通畅。第二节气门(140)对可以对尾排管(60)内的尾气进行截流，达到对尾排的控制，保证设备的稳定运行。温压传感器(130)对进堆管(40)内的湿空气的温度和压力进行在线监控，保证设备的平稳运行。旁通阀(100)可以对旁通管(70)内的空气进行节流控制，保证设备的稳定运行。具体的，在本实用新型中，旁通阀100的型号为Q911F-16P，进堆管40的型号为YX1132340，第一节气门110的型号为T38BPE，第二节气门140的型号为T25BPE，温压传感器的型号为32MPP14-3，尾排管60的型号为YX132450，空压机10的型号为SJABUAB55，空压机进气管90的型号为YX1132310，空气流量计120的型号为JSDU24DSC54。

在本实用新型中，所述吹扫管(30)的一端与所述吹扫口(24)连接并连通，其另一端与燃料电池电堆的吹扫入口连接并连通；所述出堆管(50)的一端与所述出堆口(26)连接并连通，其另一端与所述燃料电池电堆的空气输出口连接并连通；所述进堆管(40)的一端与所述空气出口(25)连接并连通，其另一端与所述燃料电池电堆的空气输入口连接并连通；所述尾排管(60)的一端与所述排气口(27)连接并连通，其另一端连通大气；所述旁通管(70)的一端与所述旁通空气出口连接并连通，其另一端与所述尾排管(60)连接并连通。

空气由空压机进气管(90)进入，进入空压机(10)，经过空压机(10)压缩后，通过空压机出气管(80)进入空气冷却加湿总成(20)，再经由空气冷却加湿总成(20)冷却加湿后进入燃料电池电堆。压缩空气在进入空气冷却加湿总成(20)后会有一部分通过旁通管(70)经过旁通阀(100)排入大气，同时压缩空气也会进入吹扫管(30)进入电堆，排出电堆内的残留气体。反应过后的尾气会从堆内通过出堆管(50)进入空气冷却加湿总成(20)，再进入尾排管(60)通过节气门排入大气。空气流量计(120)和温压传感器(130)分别将空压机进气管(90)内的空气流量信号和进堆管(40)内的空气温度压力信号传递到电堆控制器，在电堆控制器的控制下，调节空压机(10)的转速和输出功率、第一节气门(110)、第二节气门(140)和旁通阀(100)的开度，形成一个闭环反馈系统，自动根据实际需要调节空压机(10)的供气量、第一节气门(110)、第二节气门(140)和旁通阀(100)的开度，以达到节能，降低运行成本的目的。

在上述实施例中，所述空压机进气管(90)、所述空压机出气管(80)、所述尾排管(60)、所述出堆管(50)、所述旁通管(70)、吹扫管(30)均为异形硅胶管。

在上述实施例中，其中，所述空压机进气管(90)的一端通入空气，其另一端与空压机(10)的进气口连接并连通；空压机出气管(80)的进气口与空压机(10)的出气口相连通，空压机出气管(80)的出气口与空气冷却加湿总成(20)的进气口相连通。空气由空压机进气管(90)进入空压机(10)内，经过空压机(10)压缩后的气体经过空压机出气管(80)进入空气冷却加湿总成(20)内，均保证了空气气流的平稳运行。进堆管(40)的进气口与空气冷却加湿总成5的出气口相连通，进堆管(40)的出气口通入燃料电池电堆。出堆管(50)的进气口与燃料电池电堆相连通，出堆管(50)的出气口与空气冷却加湿总成(20)的出堆口(26)相连通，尾气由出堆管(50)的一端进入管内，出堆管(50)内的尾气由出堆管(50)的出气口进入空气冷却加湿总成(20)的出堆口(26)。尾排管(60)的进气口与空气冷却加湿总成(20)的排气口(27)相连通，尾排管(60)的出气口连通大气，尾排管(60)内的尾气由尾排管(60)的出气口排入大气。旁通管(70)的一端通入空气，旁通管(70)的进气口与空气冷却加湿总成(20)的旁通空气出口相连通，旁通管(70)的出气口与尾排管(60)相连通。空气由旁通管(70)的一端进入管内，旁通管(70)内的空气由旁通管(70)的出气口进入尾排管(60)内。空气由吹扫管(30)的一端进入管内，吹扫管(30)内的空气由吹扫管(30)的出气口进入电堆内，从而对电堆内的残留气体进行排出，保证设备的稳定运行。异形硅胶管具有耐腐蚀、耐高温和使用寿命长的优点。

在上述实施例中，所述空气冷却加湿总成(20)包括中冷器(22)和膜加湿器(21)，所述膜加湿器(21)输入端与所述中冷器(22)的输出端集成连接。

在本实用新型中，中冷器(22)和膜加湿器(21)的集成设计结构属于现有结构。膜加湿器21的型号为JIK1543，中冷器22的型号为CSC5482。

其中，空气入口(23)设置在所述膜加湿器(21)的壳体上，并与膜加湿器的空气输入端连接并连通，吹扫口(24)、空气出口(25)、出堆口(26)、排气口(27)和旁通空气出口均设置在所述中冷器(22)的壳体上，并分别与所述中冷器的输出端接并连通。

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与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 (8)

1.一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，包括空压机、空气冷却加湿总成、吹扫管、进堆管、出堆管、尾排管和旁通管，所述空气冷却加湿总成通过空压机出气管与所述空压机连接并连通，所述吹扫管、所述进堆管、所述出堆管、所述尾排管和所述旁通管的一端均与所述空气冷却加湿总成连通，所述旁通管的另一端与所述尾排管连接并连通，其上设有旁通阀，所述进堆管上设有第一节气门和温压传感器，所述尾排管上设有第二节气门，所述空压机的空气进气口连接并连通有空压机进气管，所述空压机进气管上设有空气流量计，所述空气流量计、所述温压传感器、所述空压机、所述第一节气门、所述第二节气门和所述旁通阀均与电堆控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气冷却加湿总成具有吹扫口，所述吹扫管的一端与所述吹扫口连接并连通，其另一端与燃料电池电堆的吹扫入口连接并连通。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气冷却加湿总成具有出堆口，所述出堆管的一端与所述出堆口连接并连通，其另一端与所述燃料电池电堆的空气输出口连接并连通。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气冷却加湿总成具有空气出口，所述进堆管的一端与所述空气出口连接并连通，其另一端与所述燃料电池电堆的空气输入口连接并连通。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气冷却加湿总成具有排气口，所述尾排管的一端与所述排气口连接并连通，其另一端连通大气。

6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气冷却加湿总成具有旁通空气出口，所述旁通管的一端与所述旁通空气出口连接并连通，其另一端与所述尾排管连接并连通。

7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空压机进气管、所述空压机出气管、所述尾排管、所述出堆管、所述旁通管、所述吹扫管均为异形硅胶管。

8.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气冷却加湿总成包括中冷器和膜加湿器。

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