[发明专利]一种燃料电池用空压机油气密封装置

说明书

一种燃料电池用空压机油气密封装置，涉及燃料电池进气装置技术领域，包括均安装有轴承和气体扩压器的高压机端和低压机端，轴承与气体扩压器之间设有阻碍油气流通的阻碍机构，及轴承与外界之间的用以排出泄露油气的排出机构，本发明解决了传统技术中的离心空压机利用空气箔片轴承产生的问题的危害性远大于其要解决的问题，受其自身特性限制，使得启动时无法形成润滑支撑，造成启动时摩擦力增大；为控制气膜厚度，制造精度要求高；还需对其使用空气进行净化的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池进气装置技术领域，具体涉及一种燃料电池用空压机油气密封装置。

背景技术

在氢燃料电池技术领域，氢气和氧气在质子交换膜和催化剂的作用下快速进行电化学反应：H2+O2->H2O。但是由于质子交换膜和催化剂的特殊性，保证进气中不含有硫化物。否则催化剂将中毒失效，给燃料电池造成较大的经济损失。目前氢燃料电池领域应用比较多的空气压缩机类型空气轴承离心空压机，但是一个合格的空气轴承离心空压机，得需要满足最基本的条件，便是保证油气不能进入到压缩气体中。

中国国家知识产权局公开一个专利号为ZL2016204059441的实用新型专利，该方案包括端盖、主轴、涡壳、叶轮、转子、定子以及驱动器，主轴通过左侧的左端径向支撑空气箔片轴承和左端径向支撑空气箔片轴承轴套，以及右侧的空气箔片轴向止推轴承和右端径向支撑空气箔片轴承进行支撑，左端径向支撑空气箔片轴承轴套环绕在主轴的外侧，左端径向支撑空气箔片轴承固定在左端径向支撑空气箔片轴承轴套外侧，空气箔片轴向止推轴承采用轴套形式固定于主轴的外侧，右端径向支撑空气箔片轴承固定在空气箔片轴向止推轴承的外侧。与现有技术相比，本实用新型更适用于对无油进气要求高的燃料电池发动机的进气增压场景，可提高燃料电池发动机空气压缩机的耐久性和可靠性。

该方案记载了可以杜绝了油液对燃料电池催化剂的污染，但是经过分析后发现，采用该结构会存在以下问题：

第一，该方案采用了动压空气箔片轴承，空气轴承适合应用在工作环境固定，没有剧烈载荷波动的场景，比如说固定机床，航空等；假如应用于波动剧烈的移动场景(比如汽车)，在高速运行下很容易受损；

该方案采用气体进行轴承的润滑，气体润滑轴承比同尺寸的油润滑承载能力要低2个数量级，也就是说其承载能力仅仅是滚珠轴承的二十分之一左右。当轴承载荷遇到剧烈波动时极易受损，并且在汽车行业并没有成熟广泛应用的案例。

第二，动压空气轴承的工作原理决定它适合在持续高速运转的环境工作。因为它在启动阶段没有空气的润滑和支撑；零件之间是摩擦接触，摩擦力很大，非常不利于电机的启动。在启动阶段由于轴承摩擦力大，电机旋转阻力很大，造成电机发热量大，使电机烧毁。并且在车用行业，必定会存在持续启停的工况，频繁的启停会造成轴承的快速磨损。因此在频繁启停的工作环境动压空气轴承的寿命极低。

第三，动压空气轴承采用自身旋转产生的气压进行支撑，因此为了获得尽量大的气压，气膜都控制的很薄。这样对零件制造的精度要求较高；提高了造价。

第四，动压空气轴承需要高清洁度的工作环境。流经空气轴承的空气必须经过净化，否则空气中的杂质很容易对轴承造成损坏。

第五，上述方案采用空气箔片轴承虽然杜绝了油气污染，但在应用可行性方面还有更多问题，该问题所带来的危害性要比轴承带来的油气污染更加严重，因此利用空气箔片轴承并不适用于汽车领域使用。

以上便是燃料电池空气压缩机行业所存在的不可避免的问题，随着目前行业的竞争加剧，如何有效的在轴承应用过程中密封油气，降低燃料电池风险，成为亟需解决的问题。

发明内容