CN218731105U - 一种冷井式燃料电池氢气分水架构、燃料电池系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种冷井式燃料电池氢气分水架构，包括燃料电池、气水分离器、开度控制阀、氢气氢循环泵以及连接管路，来自燃料电池反应排除的含水氢气和氢气进气阀的冷氢气分别通过连接管路进入气水分离器，开度控制阀包括控制在连接管路氢流通路流动氢流量的氢气进气阀和排水阀，还包括控制器，所述控制器分别通过有线通讯连接控制所述氢气进气阀、所述排水阀。本申请的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，通过将温热的氢气与冷氢气混合，冷凝的水可以直接从分水件处分掉，避免混流后冷凝的液态水进入燃料电池。以及通过将冷氢气引入分水器，可以进一步提高系统的集成度。

Description

一种冷井式燃料电池氢气分水架构、燃料电池系统以及车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种冷井式燃料电池氢气分水架构、燃料电池系统以及车辆。

背景技术

氢能是绿色能源，氢能质子交换膜燃料电池已广泛应用于交通汽车，公共汽车，船舶，水下航行器和航天器以及储能行业等领域。与其它电能源类型技术相比，质子交换膜燃料电池具有许多优点，包括启动时间短、系统体积小、污染物排放低、系统效率相对较高以及噪音级别低等。在车用质子交换膜燃料电池系统中，纯氢通常用作发电燃料，未能充分使用的氢气将与杂质气体一起排放到大气中。然而，为了获得最大燃料电池动力系统的发电效率和保障燃料电池动力系统的安全使用条件，要求系统应该在给定的输出功率下消耗尽可能少的燃料，并且应该最大限度地减少氢气向外界环境的排放。

目前氢燃料电池电堆正逐步向大功率发展，为了增加氢气的利用率，和自增湿性，燃料电池的技术路线一般都采用氢气回流方式。电堆在运行过程中排出的介质中，除了氢气之外还存在大量液态水和气态水，为了避免气流中过多的液态水回流入电堆，造成单片堵水性能变差，长时间造成不可逆的寿命损伤，需要在回流路设计分水方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种冷井式燃料电池氢气分水架构的同时，解决燃料电池生成液态水问题中冷热氢气掺混生成冷凝水进堆的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种冷井式燃料电池氢气分水架构，包括燃料电池、气水分离器、开度控制阀、氢气氢循环泵以及连接管路，来自燃料电池反应排除的含水氢气和氢气进气阀的冷氢气分别通过连接管路进入气水分离器，开度控制阀包括控制在连接管路氢流通路流动氢流量的氢气进气阀和排水阀；

燃料电池的氢气出口与气水分离器的a口相连；

氢气进气阀的出口与气水分离器的b口相连；

氢循环泵的入口与气水分离器相连、出口与燃料电池的入口相连，该氢循环泵构成为使包括来自燃料电池堆叠体的氢的排出气体通过氢再循环路而再循环；

排水阀安装在气水分离器下方。

进一步地，冷井式燃料电池氢气分水架构还包括控制器，控制器分别通过有线通讯连接控制氢气进气阀、排水阀。

更进一步地，氢气进气阀、排水阀为直动式电磁阀。

进一步地，氢循环泵，氢循环泵具有泵机构、构成为驱动泵机构的马达机构。

进一步地，氢循环泵还包括收容泵机构和马达机构的外壳。

更进一步地，外壳在其内部具有使氢再循环路与连接管路氢流通路合流的合流部。

更进一步地，氢循环泵具有构成为检测在内部循环路内流动的排出气体温度的温度传感器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：

一种燃料电池系统，包括上述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：

一种车辆，包括如上述的燃料电池系统。

本实用新型的有益效果在于：本申请的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，通过将温热的氢气与冷氢气混合，冷凝的水可以直接从分水件处分掉，避免混流后冷凝的液态水进入燃料电池，以及通过将冷氢气引入分水器，可以进一步提高系统的集成度。

附图说明

图1为本实用新型一种冷井式燃料电池氢气分水架构示意图；

标号说明：1、燃料电池；2、气水分离器；3、氢气进气阀；4、排水阀；5、氢循环泵。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种冷井式燃料电池1氢气分水架构，包括燃料电池1、气水分离器2、开度控制阀、氢气氢循环泵5以及连接管路，来自燃料电池1反应排除的含水氢气和氢气进气阀3的冷氢气分别通过连接管路进入气水分离器2，开度控制阀包括控制在连接管路氢流通路流动氢流量的氢气进气阀和排水阀4；

燃料电池1的氢气出口与气水分离器2的a口相连；

氢气进气阀3的出口与气水分离器2的b口相连；

氢循环泵5的入口与气水分离器2相连、出口与燃料电池1的入口相连，该氢循环泵5构成为使包括来自燃料电池1堆叠体的氢的排出气体通过氢再循环路而再循环；

排水阀4安装在气水分离器2下方。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：

一种燃料电池1系统，包括上述的一种冷井式燃料电池1氢气分水架构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：

一种车辆，包括如上述的燃料电池1系统。

实施例一

一种冷井式燃料电池1氢气分水架构，包括燃料电池1、气水分离器2、开度控制阀、氢气氢循环泵5以及连接管路，来自燃料电池1反应排除的含水氢气和氢气进气阀3的冷氢气分别通过连接管路进入气水分离器2，开度控制阀包括控制在连接管路氢流通路流动氢流量的氢气进气阀3和排水阀4；

燃料电池1的氢气出口与气水分离器2的a口相连；

氢气进气阀3的出口与气水分离器2的b口相连；

氢循环泵5的入口与气水分离器2相连、出口与燃料电池1的入口相连，该氢循环泵5构成为使包括来自燃料电池1堆叠体的氢的排出气体通过氢再循环路而再循环；

排水阀4安装在气水分离器2下方。

进一步地，冷井式燃料电池1氢气分水架构还包括控制器，控制器分别通过有线通讯连接控制氢气进气阀3、排水阀4。

更进一步地，氢气进气阀3、排水阀4为直动式电磁阀。

实施例二

一种冷井式燃料电池1氢气分水架构，与实施例一相同之处不再赘述，其中

氢循环泵5具有泵机构、构成为驱动泵机构的马达机构。

进一步地，氢循环泵5还包括收容泵机构和马达机构的外壳。

更进一步地，外壳在其内部具有使氢再循环路与连接管路氢流通路合流的合流部。

更进一步地，氢循环泵5具有构成为检测在内部循环路内流动的排出气体温度的温度传感器。

本申请的一种冷井式燃料电池1氢气分水架构，通过将温热的氢气与冷氢气混合，冷凝的水可以直接从分水件处分掉，避免混流后冷凝的液态水进入燃料电池1。

以及通过将冷氢气引入分水器，可以进一步提高系统的集成度。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，包括燃料电池、气水分离器、开度控制阀、氢气氢循环泵以及连接管路，来自燃料电池反应排除的含水氢气和氢气进气阀的冷氢气分别通过连接管路进入气水分离器，开度控制阀包括控制在连接管路氢流通路流动氢流量的氢气进气阀和排水阀；

所述燃料电池的氢气出口与所述气水分离器的a口相连；

所述氢气进气阀的出口与所述气水分离器的b口相连；

所述氢循环泵的入口与所述气水分离器相连、出口与所述燃料电池的入口相连，该氢循环泵构成为使包括来自所述燃料电池堆叠体的氢的排出气体通过氢再循环路而再循环；

所述排水阀安装在所述气水分离器下方。

2.根据权利要求1所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，所述冷井式燃料电池氢气分水架构还包括控制器，所述控制器分别通过有线通讯连接控制所述氢气进气阀、所述排水阀。

3.根据权利要求2所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，所述氢气进气阀、排水阀为直动式电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，所述氢循环泵，所述氢循环泵具有泵机构、构成为驱动所述泵机构的马达机构。

5.根据权利要求4所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，所述氢循环泵还包括收容所述泵机构和所述马达机构的外壳。

6.根据权利要求5所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，所述外壳在其内部具有使氢再循环路与连接管路氢流通路合流的合流部。

7.根据权利要求6所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构，其特征在于，所述氢循环泵具有构成为检测在内部循环路内流动的排出气体温度的温度传感器。

8.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括权利要求1-7任意一项所述的一种冷井式燃料电池氢气分水架构。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求8所述的燃料电池系统。

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