[发明专利]新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法

说明书

本发明公开了一种新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法；属于新能源技术领域；其技术要点：空气供给系统和氢气供给系统、燃料电池堆；其中，空气供给系统为燃料电池堆提供新鲜空气，该系统包括：空气滤清器、离心式空压机、气体换热器、增湿中冷总成、节气门、分水器、排水阀、涡轮机、背压阀；氢气供应系统为燃料电池堆提供新鲜氢气，氢气供给系统包括：氢罐、减压阀、引射器、分水器、分水阀、排氮器、排氮阀、第一单向阀、循环泵和第二单向阀；燃料电池堆是氢气和空气发生反应的场所，将化学能转化为电能为附属机构和负载提供动能。本发明旨在提供一种新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法，提高燃料电池的稳定性，方便计算评价其效率。

技术领域

本发明涉及新能源车这一技术领域，具体涉及一种新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法。

背景技术

燃料电池是通过氢气和空气发生化学反应生成电能的装置，该过程不需要经过燃烧，因此不受卡诺循环的限制且生成物只有水和热量，所以受到人们的广泛关注。空气供给系统和氢气供给系统是燃料电池的重要组成部分，它们为燃料电池系统提供反应物。

在空气供给系统中，为了提高进入燃料电池堆的空气密度，现有技术的装置采用离心式空压机对空气进行加压(如US2015380752A1、WO2014001253A1、US2010143810A1、JP2017010866A、KR20180092813A等)，但是压缩后的空气温度过高不符合进入燃料电池堆温度的要求，温度过高会造成质子交换膜发生损伤导致燃料电池输出功率下降。由于燃料电池堆正常工作温度是50到100℃，所以需要使用去离子冷却水对离心式空压机压缩后的高温气体进行降温，这样不仅消耗冷却系统的功耗还造成能量的浪费，因此如何使用这部分能量进行回收成为研究的方向；在氢气供给系统中，氢气作为一种易燃气体且在工业上主要通过电解水的方法制取，这样将会消耗大量的电能，因此在该装置中如何提高氢气的利用率以及保证供氢系统的可靠性成为新能源汽车燃料电池的另一个关注方向。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法。

本发明的技术方案如下：

一种新能源汽车燃料电池系统，包括：空气供给系统和氢气供给系统、燃料电池堆；

其中，空气供给系统为燃料电池堆提供新鲜空气，该系统包括：空气滤清器(1)、离心式空压机(2)、气体换热器(3)、增湿中冷总成(5)、节气门(7)、分水器(9)、排水阀(10)、涡轮机(11)、背压阀(12)；

其中，氢气供应系统为燃料电池堆提供新鲜氢气，氢气供给系统包括：氢罐(13)、减压阀(14)、引射器(15)、分水器(16)、分水阀(17)、排氮器(18)、排氮阀(19)、第一单向阀(20)、循环泵(21)和第二单向阀(22)；

其中，燃料电池堆是氢气和空气发生反应的场所，将化学能转化为电能为附属机构和负载提供动能。

进一步，所述氢罐(13)用来存储氢气；

减压阀(14)降低进入燃料电池堆的氢气压力；

分水器(16)将氢气中的液态水分离；

排氮器(18)将氢气和氮气分开；

循环泵(21)将未反应的氢气再次回到燃料电池堆入口；

氢罐(13)与减压阀(14)连接，减压阀(14)与引射器(15)连接，引射器(15)与燃料电池电堆(8)通过氢气进气管道连接；氢气从氢罐(13)排出后经过多级减压阀(14)到达引射器(15)后端；