[发明专利]一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气循环系统，包括加氢模块、储氢模块、调压模块和电堆氢气循环模块，所述加氢模块包括加氢口、单向阀和高压过滤器，所述加氢口一端连接有单向阀，且所述单向阀一端连接有高压过滤器，所述加氢模块通过高压过滤器连接储氢模块，所述储氢模块包括35MPa氢气瓶、瓶口阀、高压压力传感器、TPRD和溢流阀。本发明的有益效果是：本发明系统具有管接头数量少、结构简单、故障点少、安全可靠、可维修性强等特点，且系统流阻低，提高了燃料电池的功率及氢燃料的利用率，本发明具有良好的社会效益和经济效益，适用于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种氢气供应与循环系统，具体为一种质子交换膜燃料电池汽 车供氢及氢气循环系统，属于氢能燃料电池汽车应用技术领域。

背景技术

氢气作为燃料电池汽车的动力源，由于其本身的易燃易爆性、分子小难密 封以及氢脆等问题，使得燃料电池汽车用供氢及氢气循环系统存在一定的安全 隐患。此外，氢气系统流阻直接影响燃料电池的功率与氢燃料的利用率。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决氢气作为燃料电池汽车的动力源，由于其本 身的易燃易爆性、分子小难密封以及氢脆等问题，使得燃料电池汽车用供氢及 氢气循环系统存在一定的安全隐患。此外，氢气系统流阻直接影响燃料电池的 功率与氢燃料的利用率的问题，提出一种质子交换膜燃料电池汽车供氢及氢气 循环系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种质子交换膜燃料电池汽车 供氢及氢气循环系统，包括加氢模块、储氢模块、调压模块和电堆氢气循环模 块，所述加氢模块包括加氢口、单向阀和高压过滤器，所述加氢口一端连接有 单向阀，且所述单向阀一端连接有高压过滤器，所述加氢模块通过高压过滤器 连接储氢模块，所述储氢模块包括35MPa氢气瓶、瓶口阀、高压压力传感器、 TPRD和溢流阀，其中一个所述瓶口阀一端连接高压压力传感器，所述调压模块 包括减压阀、中压压力传感器、中压卸荷阀、放空口和中压过滤器，所述调压 模块通过中压过滤器连接电堆氢气循环模块，所述电堆氢气循环模块包括比例电磁阀、低压压力传感器、低压卸荷阀、燃料电池电堆、氢水分离器、排氢电 磁阀、排水电磁阀和氢循环泵。

进一步在于：所述35MPa氢气瓶为单口氢气瓶或双口氢气瓶，且所述单口 氢气瓶和双口氢气瓶一端均连接有所述瓶口阀，所述双口氢气瓶另一端连接有 瓶尾阀，35MPa氢气瓶、瓶口阀和瓶尾阀(如有)应为具备中国特种设备制造许 可的单位所生产，且应为经过型式试验的定型产品。

进一步在于：所述储氢模块内的35MPa氢气瓶数量为2～10个。

进一步在于：所述高压过滤器过滤元件的公称孔直径≤10μm。

进一步在于：所述TPRD设置在所述瓶口阀内部，所述溢流阀优选设置在瓶 口阀内部，且瓶口阀内部还设置有开关电磁阀、单向阀和手动阀，溢流阀的作 用是当下游管线破裂或减压阀失效等造成氢气流量异常增大时，阻止氢气从 35MPa氢气瓶内向外失控泄放。

进一步在于：所述减压阀上设置有与中压压力传感器和中压卸荷阀相匹配 的安装接口，且减压阀的阀后压力为0.5MPa～2.0MPa，且减压阀的出口压力负 偏差值不大于出口压力的10％。

进一步在于：所述中压过滤器过滤元件的公称孔直径长度≤10μm，用来去 除流向燃料电池电堆氢气中的颗粒物，所述放空口末端设置有双端关断式快速 接头，正常使用时，只连接一端，能起到二次阻隔氢气从放空口向外逃逸的作 用，另一端在系统检修时连接在放空管路上。

进一步在于：所述比例电磁阀阀后压力为0.02MPa～0.25MPa，所述氢水分 离器的材质为奥氏体不锈钢，水份除去率优选95％以上,所述排氢电磁阀和排水 电磁阀为直动式电磁阀，且其阀体材质为奥氏体不锈钢。

进一步在于：所述加氢模块、储氢模块和调压模块之间采用高压卡套管路 连接，且管路系统材质为316或316L奥氏体不锈钢。