CN219759627U - 燃料电池保压装置及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池保压装置及燃料电池系统，燃料电池保压装置包括储氢结构、进气通道及泄压通道，进气通道连通储氢结构且能向储氢结构输送氢气，泄压通道一端连通储氢结构，另一端用于连通氢气输送通道，且泄压通道上设有自动启闭件，停机状态下当氢气输送通道与储氢结构的压力差高于预设值P1时，自动启闭件能够自动开启，以将储氢结构中的氢气输至氢气输送通道，避免空气进入氢气输送通道形成氢氧界面，后续无需人为操控。燃料电池系统包括氢气进气系统、电堆及上述燃料电池保压装置，氢气进气系统的氢气输送通道连通电堆，进气通道和泄压通道均用于连通储氢结构和氢气输送通道，保证了燃料电池的安全性能。

Description

燃料电池保压装置及燃料电池系统

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保压装置及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池，通常是指氢燃料电池，是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，与一般的电池不同，燃料电池只需要提供稳定的氢气和氧气，即可连续不断的提供稳定电能，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率高，产物仅为电、热和水，运行平稳，噪音低，氢燃料电池包括电堆、氢气供给循环系统和空气供给系统，其中氢气供给循环系统向电堆提供反应所需的氢气，空气供给系统向电堆提供反应所需的氧气，电堆作为燃料电池的核心部件，是氢气与氧气发生化学反应产生电能的场所。

当燃料电池系统停机后，会在氢气供给循环系统中保留一定的压力值，以保证氢气输送通道对比空气输送通道为正压，防止空气通过电堆渗透到氢气输送通道内，现有技术中通常在空气输送通道中设置开关阀，但在实际使用中无法通过开关阀保证空气输送通道完全密封，导致空气泄漏，空气输送通道的压力逐渐降低，进而氢气输送通道的氢气压力逐渐降低，氢气越来越少，长时间停机状态下，氢气完全渗漏，空气渗透进氢气输送通道，在氢气输送通道中形成了氢氧界面，对电堆造成不可逆损坏。

因此，亟需一种装置解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池保压装置，在停机状态下稳定氢气输送通道中氢气的压力值，避免空气渗透进氢气输送通道中形成氢氧界面。

本实用新型的另一个目的在于提供一种燃料电池系统，在长期停机后仍具有较高的安全系数。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种燃料电池保压装置，包括储氢结构、进气通道及泄压通道，所述进气通道连通所述储氢结构且能够向所述储氢结构中输送氢气，所述泄压通道一端连通所述储氢结构，另一端用于连通氢气进气系统的氢气输送通道，且所述泄压通道上设置有自动启闭件，所述自动启闭件被配置为在所述氢气输送通道与所述储氢结构的压力差高于预设值P1时自动开启，用以将所述储氢结构中的氢气输送至所述氢气输送通道。

作为优选地，所述自动启闭件选用泄压阀。

作为优选地，所述泄压通道上还安装有常开电磁阀，且位于所述泄压阀的上游。

作为优选地，所述进气通道用于连通所述氢气输送通道。

作为优选地，还包括排气通道，所述排气通道连通于所述储氢结构，当所述储氢结构内的压力值高于预设值P2时，通过所述排气通道向外界排出氢气，且预设值P2大于预设值P1。

作为优选地，所述排气通道上安装有排气阀，所述排气阀被配置为所述储氢结构内压力值大于预设值P2时开启。

作为优选地，所述进气通道上安装有进气阀，所述进气阀被配置为所述储氢结构内压力值小于预设值P2时开启。

作为优选地，所述储氢结构上设置有压力检测件，以检测所述储氢结构内的压力值。

作为优选地，所述进气阀和所述排气阀为常闭电磁阀。

本实用新型还提供一种燃料电池系统，包括氢气进气系统、电堆以及上述的燃料电池保压装置，所述氢气进气系统的所述氢气输送通道连通所述电堆，所述燃料电池保压装置中的所述进气通道用于连通所述氢气输送通道和所述储氢结构的输入端，所述燃料电池保压装置中的所述泄压通道用于连通所述氢气输送通道和所述储氢结构的输出端。

有益效果：燃料电池保压装置包括储氢结构、进气通道及泄压通道，进气通道连通储氢结构，泄压通道一端连通储氢结构，另一端用于连通氢气进气系统的氢气输送通道，且泄压通道上设有自动启闭件，系统运行过程中，进气通道能够向储氢结构中输送氢气，当系统停机后，在储氢结构和氢气输送通道内的压力差值高于预设值P1时，自动启闭件能够自动开启，以将储氢结构中的氢气输送至氢气输送通道，以补充氢气输送通道中的氢气值，无需再人为操控，通过上述结构能够稳定氢气输送通道中氢气的压力值，避免空气通过电堆渗透进氢气输送通道，避免在氢气输送通道中形成氢氧界面。燃料电池系统包括氢气进气系统、电堆以及上述燃料电池保压装置，氢气进气系统的氢气输送通道连通电堆，燃料电池保压装置中的进气通道用于连通氢气输送通道和储氢结构的输入端，燃料电池保压装置中的泄压通道用于连通氢气输送通道和储氢结构的输出端，燃料电池系统在长期停机后，再次开机时不会对系统内部结构造成不可逆损害，安全系数高。

附图说明

图1是本实用新型提供的燃料电池系统的连接图。

图中：11、进气通道；12、储氢结构；13、泄压通道；14、排气通道；21、自动启闭件；22、常开电磁阀；23、排气阀；24、进气阀；25、压力检测件；26、控制阀；31、氢气进气系统；311、氢气输送通道；32、电堆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。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结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实用新型提供的燃料电池保压装置如图1所示，包括储氢结构12、进气通道11以及泄压通道13，进气通道11的一端连通储氢结构12并用于向储氢结构12中输入氢气，泄压通道13的一端连通储氢结构12，另一端用于连通氢气进气系统31中的氢气输送通道311，系统停机后，当氢气输送通道311与储氢结构12中的压力差高于预设值P1时，能够将储氢结构12中的氢气通过泄压通道13输送至氢气输送通道311中，随着氢气输送通道311中的氢气的压力值上升，氢气输送通道311与储氢结构12中的压力差低于预设值P1时，停止向氢气输送通道311中输入氢气，通过上述结构能够稳定氢气输送通道311中氢气的压力值，避免空气渗透进氢气输送通道311，避免在氢气输送通道311中形成氢氧界面，以保证系统重新启动时能够正常使用。

可选地，进气通道11的另一端可以连通输送氢气的装置，例如可以连通在燃料电池系统的氢气进气系统31上，氢气进气系统31通过氢气输送通道311连通于进气通道11，从而氢气进气系统31能够通过氢气输送通道311以及进气通道11向储氢结构12中输入氢气。当然可以理解的是，进气通道11的另一端也可以连通如氢气罐等能输送氢气的结构。

优选地，储氢结构12上设置有压力检测件25，以实时监测储氢结构12中的压力值。

可选地，压力检测件25选用压力传感器，能够方便快捷读取压力数据。

可选地，泄压通道13上设置有自动启闭件21，以实现泄压通道的自动启闭。

示例性地，自动启闭件21选用泄压阀，以根据储氢结构12及氢气输送通道311的压力值实现泄压通道13的自动开闭，从而实现装置自动向氢气输送通道311中补充氢气的效果，进一步地，设定泄压阀的临界值为预设值P1，当储氢结构12与氢气输送通道311的压力差高于P1时，泄压阀打开，储氢结构12通过泄压通道13向氢气输送通道311中输入氢气，随着氢气输送通道311的压力值逐渐上升，当储氢结构12内与氢气输送通道311的压力差低于P1时，泄压阀关闭，停止向氢气输送通道311中输入氢气，在此过程中，储氢结构12的压力值始终高于氢气输送通道311的压力值，以实现氢气从储氢结构12向氢气输送通道311的输入。

优选地，泄压通道13上还安装有常开电磁阀22，在燃料电池系统运行过程中保持关闭状态，避免在燃料电池系统运行过程中储氢结构12中的氢气通过泄压通道13输入氢气输送通道311中，以实现储氢结构12对于氢气的储存，保证储氢结构12中的压力值远远高于氢气输送通道311中的压力值，便于系统停机后对于氢气输送通道311中压力值的稳定，且常开电磁阀22的安装位置位于泄压阀的上游，当燃料电池系统停机后，常开电磁阀22保持开启状态，此时泄压通道13的开启或关闭只取决于泄压阀，以便于发挥泄压阀的功能，当储氢结构12和氢气输送通道311的压力差达到泄压阀的临界值P1时，使得储氢结构12中储存的氢气能够通过泄压通道13到达氢气输送通道311。

优选地，进气通道11上还安装有进气阀24，当储氢结构12中氢气的压力值小于预设值P2时保持开启状态，当储氢结构12中氢气的压力值大于预设值P2时关闭，辅助储氢结构12中的压力值不超过P2，保证安全性。

可选地，上述进气阀24为常闭电磁阀，当燃料电池系统停机后，进气阀24保持关闭状态，不再向储氢结构12中输入氢气，使储氢结构12中存储的氢气压力值不超过预设值P2.

进一步地，储氢结构12上还连接有排气通道14，在储氢结构12中的压力值不超过预设值P2时保持关闭状态，当储氢结构12中的压力值超过预设值P2时能够开启，以保证储氢结构12中的压力值始终不超过预设值P2，提高装置的安全性。

优选地，在排气通道14上安装有排气阀23，当储氢结构12中的压力值超过预设值P2时开启，以打开排气通道14，排放储氢结构12中的氢气，随着储氢结构12中氢气的排放，压力值逐渐减小，当压力值逐渐降至预设值P2时关闭。

进一步地，在本实施例中预设值P2大于预设值P1，以保证储氢结构12能够向氢气输送通道311提供氢气。

可选地，上述排气阀23为常闭电磁阀，当燃料电池系统停机后，排气阀23保持关闭状态，不再向外界排出氢气，防止氢气的浪费。

本实用新型提供的燃料电池系统如图1所示，包括氢气进气系统31、电堆32以及上述的燃料电池保压装置，氢气进气系统31中的氢气输送通道311连通电堆32，以在燃料电池运行过程中向电堆32中提供反应所需的氢气，上述燃料电池保压装置中的进气通道11用于连通氢气输送通道311和储氢结构12的输入端，燃料电池保压装置中的泄压通道13用于连通氢气输送通道311和储氢结构12的输出端。

进一步地，氢气输送通道311上还设置有控制阀26，且位于进气通道11、泄压通道13与氢气输送通道311的连接处的上游，以控制氢气的输送，在燃料电池运行过程中始终保持开启状态，燃料电池系统停机后，控制阀26关闭。

在燃料电池系统运行过程中，通过氢气输送通道311及进气通道11向储氢结构12中输送储备氢气，输送过程中，进气通道11上的进气阀24保持开启，排气通道14上的排气阀23和泄压通道13上的常开电磁阀22保持关闭，一段时间后当储氢结构12中的氢气压力值超过预设值P2时，进气通道11上的进气阀24关闭，排气通道14上的排气阀23开启，将储氢结构12中的氢气排放至外界，当储氢结构12中的氢气的压力值降至预设值P2时，排气阀23关闭。

燃料电池系统停机后，进气阀24与排气阀23保持关闭状态，泄压通道13上的常开电磁阀22开启，当储氢结构12与氢气输送通道311的压力差高于预设值P1时，泄压阀自动开启，储氢结构12通过泄压通道13自动向氢气输送通道311中输入氢气，随着氢气输送通道311中氢气的压力值逐渐上升，当储氢结构12内与氢气输送通道311的压力差低于预设值P1时，泄压阀自动关闭，停止向氢气输送通道311中输入氢气，以稳定氢气输送通道311中氢气的压力值，避免空气通过电堆32渗透进氢气输送通道311，避免在氢气输送通道311中形成氢氧界面，以保证系统重新启动时能够正常使用，大大提高了燃料电池系统的安全性能。

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，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。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.燃料电池保压装置，其特征在于，包括储氢结构(12)、进气通道(11)及泄压通道(13)，所述进气通道(11)连通所述储氢结构(12)且能够向所述储氢结构(12)中输送氢气，所述泄压通道(13)一端连通所述储氢结构(12)另一端用于连通氢气输送通道(311)，且所述泄压通道(13)上设置有自动启闭件(21)，所述自动启闭件(21)被配置为在所述氢气输送通道(311)与所述储氢结构(12)的压力差高于预设值P1时自动开启，用以将所述储氢结构(12)中的氢气输送至所述氢气输送通道(311)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述自动启闭件(21)选用泄压阀。

3.根据权利要求2所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述泄压通道(13)上还安装有常开电磁阀(22)，且位于所述泄压阀的上游。

4.根据权利要求1所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述进气通道(11)用于连通所述氢气输送通道(311)。

5.根据权利要求1-4任一所述的燃料电池保压装置，其特征在于，还包括排气通道(14)，所述排气通道(14)连通于所述储氢结构(12)，当所述储氢结构(12)内的压力值高于预设值P2时，通过所述排气通道(14)向外界排出氢气，且预设值P2大于预设值P1。

6.根据权利要求5所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述排气通道(14)上安装有排气阀(23)，所述排气阀(23)被配置为所述储氢结构(12)内压力值大于预设值P2时开启。

7.根据权利要求6所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述进气通道(11)上安装有进气阀(24)，所述进气阀(24)被配置为所述储氢结构(12)内压力值小于预设值P2时开启。

8.根据权利要求6或7所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述储氢结构(12)上设置有压力检测件(25)，以检测所述储氢结构(12)内的压力值。

9.根据权利要求7所述的燃料电池保压装置，其特征在于，所述进气阀(24)和所述排气阀(23)为常闭电磁阀。

10.燃料电池系统，其特征在于，包括氢气进气系统(31)、电堆(32)以及如权利要求1-9任一所述的燃料电池保压装置，所述氢气进气系统(31)的所述氢气输送通道(311)连通所述电堆(32)，所述燃料电池保压装置中的所述进气通道(11)用于连通所述氢气输送通道(311)和所述储氢结构(12)的输入端，所述燃料电池保压装置中的所述泄压通道(13)用于连通所述氢气输送通道(311)和所述储氢结构(12)的输出端。