WO2023024161A1 - 一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置 - Google Patents
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Definitions
- PEMFC Proton exchange membrane hydrogen fuel cell
- This utility model is to provide a new type of air compressor for proton exchange membrane hydrogen fuel cell to solve the problems raised in the background technology above.
- the air compressor system is versatile: for serialized PEMFC modules covering different power ranges, the same air compressor system can be used as long as the valve control logic is calibrated accordingly, without the need for corresponding serialized air compressor development;
- a new type of air compressor for proton exchange membrane hydrogen fuel cells including an air compressor assembly, an engine ECU5 and an electric push stack, the air compressor assembly is connected to a compressed air tank 3, and the compressed air tank 3 is provided with There is a pressure sensor 4, the pressure sensor 4 is connected with the engine ECU 5, the compressed air tank 3 is connected with the electric stack 7, and the electric stack 7 is connected with the air compressor assembly.
- a throttle valve 6 is provided between the compressed air tank 3 and the electric stack 7 .
- the amount of air entering the electric stack 7 can be precisely controlled by the throttle valve 6 .
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Abstract
一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，包括空压机组件、发动机ECU（5）和电堆（7），所述空压机组件连接有压缩空气罐（3），所述压缩空气罐（3）上设置有压力传感器（4），所述压力传感器（4）与发动机ECU（5）连接，所述压缩空气罐（3）与电堆（7）连接，所述电堆（7）与所述空压机组件连接。压缩空气罐（3）出口处的控制阀门可精确、快速调节压缩空气的质量流量，不再受制于空压机（2）的特性，大大提高变工况适应能力。
Description
本实用新型涉及空压装置技术领域，具体是一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置。
质子交换膜氢燃料电池(PEMFC)是一种洁净、高效的新型能源，目前技术已基本成熟，必将在未来成为最有前途的新能源汽车驱动形式之一,在PEMFC驱动方案中，与氢气反应的氧来自于空气中的氧气成分，因此，对PEMFC来说其空压系统起着举足轻重的作用。
现有技术中PEMFC使用空压机压缩空气后直接输入电堆与氢气反应，空压机通常使用离心式。由于空气中若含有油料等杂质会对反应产生巨大的毒化作用，故在离心压气机中须采用动压空气轴承。
该方案有如下缺陷：
1、应用于变工况条件的任何形式空压机都受其特性制约，不能一直工作于高效区；
2、PEMFC空压系统小流量、高压比、要求无油的特点，使得其空气轴承的研发和可靠性保障极具挑战性；
3、为了满足性能需求，在某些工况下空压系统的机械结构将工作于临界状态，对系统可靠性提出了严苛的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，包括空压机组件、发动机ECU和电堆，所述空压机组件连接有压缩空气罐，所述压缩空气罐上设 置有压力传感器，所述压力传感器与发动机ECU连接，所述压缩空气罐与电堆连接，所述电堆与所述空压机组件连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述空压机组件包括电机和压气机，电机与压气机连接，电机与所述发动机ECU配合使用，压气机与所述压缩空气罐配合连接。
作为本实用新型再进一步的方案：所述压缩空气罐与电堆之间设置有节流阀。
作为本实用新型再进一步的方案：所述电堆和压气机之间设置有超声发生器。
相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
1、压缩空气罐出口处的控制阀门可精确、快速调节压缩空气的质量流量，不再受制于空压机的特性，大大提高变工况适应能力；
2、空压机工作于固定工况，效率高，且轴承系统压力大为减小；
3、由于空压机只用来补充维持压缩空气罐内的压缩空气，对空压机的特性要求大为放宽，可选用除离心式以外更为合适的无油空压机(如涡旋式等)；
4、本空压系统具有通用性：对覆盖不同功率范围的系列化PEMFC模块，只要对阀门控制逻辑进行相应标定即可使用同一套空压系统，而无需进行相应的系列化空压机开发；
5、反应生成的纯水可由一超声发生器雾化后引入压气机前，既满足了电堆的湿度要求，又提高了压气机的等熵效率。
图1为本实用新型的一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置的整体结构示意图。
图中：1、电机；2、压气机；3、压缩空气罐；4、压力传感器；5、发动 机ECU；6、节流阀；7、电堆；8、超声发生器。
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。
实施例1：
请参阅图1，本实用新型实施例中：
一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，包括空压机组件、发动机ECU5和电推堆，所述空压机组件连接有压缩空气罐3，所述压缩空气罐3上设置有压力传感器4，所述压力传感器4与发动机ECU5连接，所述压缩空气罐3与电堆7连接，所述电堆7与所述空压机组件连接。
在本实施例中：所述空压机组件包括电机1和压气机2，电机1与压气机2连接，电机1与所述发动机ECU5配合使用，压气机2与所述压缩空气罐3配合连接。通过空压机组件可以更好的提供压缩气体，从而可以更好的将压缩空气向压缩空气罐3输送。
在本实施例中：所述压缩空气罐3与电堆7之间设置有节流阀6。通过节流阀6可以精确控制进入电堆7的空气量。
在本实施例中：所述电堆7和压气机2之间设置有超声发生器8。反应生成的纯水可由一超声发生器8雾化后引入压气机2前，既满足了电堆7的湿度要求，又提高了压气机2的等熵效率。
实施例2：
参考图1，在运行时，经压气机2压缩后的压缩空气不是直接进入电堆7，而是先进入一个压缩空气罐3，其装置有压力传感器4实时监控压缩空气 罐3内压力，若压缩空气罐3内压力低于设定的压力值范围，则启动电机1驱动压气机2压缩空气进入压缩空气罐3内，使其压力达到设定值。同时，压力传感器4实时测量的压力值也反馈到发动机ECU5，发动机ECU5根据工况要求控制压缩空气罐3出口处节流阀6的开度，从而精确控制进入电堆7与氢气反应的空气量。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
- 一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，包括空压机组件、发动机ECU(5)和电堆(7)，其特征在于，所述空压机组件连接有压缩空气罐(3)，所述压缩空气罐(3)上设置有压力传感器(4)，所述压力传感器(4)与发动机ECU(5)连接，所述压缩空气罐(3)与电堆(7)连接，所述电堆(7)与所述空压机组件连接。
- 根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，其特征在于：所述空压机组件包括电机(1)和压气机(2)，电机(1)与压气机(2)连接，电机(1)与所述发动机ECU(5)配合使用，压气机(2)与所述压缩空气罐(3)配合连接。
- 根据权利要求2所述的一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，其特征在于：所述压缩空气罐(3)与电堆(7)之间设置有节流阀(6)。
- 根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜氢燃料电池的新型空压装置，其特征在于：所述电堆(7)和压气机(2)之间设置有超声发生器(8)。
Applications Claiming Priority (2)
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