[发明专利]一种燃料电池供气系统及供气方法有效

专利信息
申请号: 201910238092.X 申请日: 2019-03-27
公开(公告)号: CN109921061B 公开(公告)日: 2022-01-11
发明(设计)人: 汤雪林;李潜;吴学松;闵龙;郭七一;聂相虹;韩宇;甄涛兴 申请(专利权)人: 重庆长安汽车股份有限公司
主分类号: H01M8/04082 分类号: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04111;H01M8/04746
代理公司: 重庆华科专利事务所 50123 代理人: 康海燕
地址: 400023 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 燃料电池 供气 系统 方法
【说明书】:

发明公开了一种燃料电池供气系统,包括氢气供给组件和空气供给组件;所述氢气供给组件包括储氢瓶、第一减压阀、第一稳压腔、分流阀、氢气涡轮机、第二稳压腔、第二减压阀、电磁球阀和氢气加湿器;所述空气供给组件包括依次管路连接的空气过滤器、空压机、节流阀、调压阀、中冷器和空气加湿器,所述空压机与氢气涡轮机通过刚性管路连接,空压机利用氢气涡轮机提供的能量对空气进行增压。本发明还公开了上述燃料电池供气系统的供气方法。其能够有效利用供给过程所耗散的能量,减小系统附件的功率消耗,间接增大燃料电池发动机的系统效率。

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机供给系统,具体涉及一种燃料电池供气系统及供气方法。

背景技术

鉴于当前全球传统能源紧缺,环境污染严重等现状,燃料电池发动机因具有高效率节能、零排放等特点为汽车行业未来发展点燃了新的方向。燃料电池的供给系统作为发动机系统的核心部分直接影响发动机工作的稳定性、功率的输出以及效率的提升,因此合理地设计燃料电池的供给系统是燃料电池发动机性能提升的关键。

常规的燃料电池发动机供氧系统中,为提高燃料电池发动机的效率,需要通过空压机消耗燃料电池发动机输出功率来对空气增压,降低了燃料电池发动机系统效率。而供氢系统中,氢气从高压储氢罐传送到电堆的过程需要经过一系列的降压,如从高压储氢罐70MPa压力降低至3bar左右,然后进入电堆,一方面加大了氢气降压的技术难度,另一方面也耗散了很大一部分能量。此外,在电堆中发生的氢气与氧气的电化学反应对氢气与氧气进入点对点同步性非常高,加大了对供氢系统与空气供给系统的控制难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池供气系统及供气方法,其能够有效利用供给过程所耗散的能量,减小系统附件的功率消耗,间接增大燃料电池发动机的系统效率。

本发明所述的燃料电池供气系统,包括氢气供给组件和空气供给组件;所述氢气供给组件包括储氢瓶、第一减压阀、第一稳压腔、分流阀、氢气涡轮机、第二稳压腔、第二减压阀、电磁球阀和氢气加湿器,所述储氢瓶、第一减压阀、第一稳压腔和分流阀依次管路连接,所述分流阀包括两个出口,一个出口管路连接氢气涡轮机,所述氢气涡轮机与氢气涡轮机连通,另一出口与氢气涡轮机和第二稳压腔之间的管路连接,所述第二稳压腔管路连接第二减压阀,第二减压阀、电磁球阀和氢气加湿器依次管路连接,所述氢气加湿器与燃料电池电堆管路连接;所述空气供给组件包括依次管路连接的空气过滤器、空压机、节流阀、调压阀、中冷器和空气加湿器,所述空气加湿器与燃料电池电堆管路连接,所述空压机与氢气涡轮机通过刚性管路连接,空压机利用氢气涡轮机提供的能量对空气进行增压。

进一步,所述储氢瓶的出口端设有第一流量传感器和第一压力传感器,所述第一稳压腔上设有第二压力传感器,所述分流阀与氢气涡轮机之间的管路上设有第二流量传感器,所述第二稳压腔上设有第三压力传感器,所述电磁球阀上设有第三流量传感器和第四压力传感器,所述节流阀上设有第四流量传感器和第五压力传感器,所述调压阀上设有第六压力传感器。

进一步,所述氢气涡轮机与第二稳压腔之间的管路上设有第一单向阀,防止第二稳压腔内的氢气逆流。

进一步,所述节流阀与调压阀之间的管路上设有第二单向阀,防止增压空气逆流。

进一步,还包括回氢组件,所述回氢组件包括回氢管路,该回氢管路一端与燃料电池电堆氢气出口管路连接,另一端管路连接到第二减压阀与电磁球阀之间的管路上。

进一步,所述回氢管路上设有第三单向阀,防止回氢组件中的氢气逆流。

一种上述的燃料电池供气系统的供气方法,其包括如下步骤:

1)设定进入燃料电池电堆的氢气压力PH、进入燃料电池电堆的空气压力PA、进入燃料电池电堆的氢气流量QH、进入燃料电池电堆的空气流量QA和燃料电池电堆内氢气与空气之间的压力差的目标值△P0

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