[实用新型]过压保护装置及燃料电池系统

说明书

本实用新型属于燃料电池系统零部件技术领域，涉及一种过压保护装置及燃料电池系统。该过压保护装置包括壳体，所述壳体上设有阳极进气管口、阴极进气管口和排气管口，壳体内部空腔被分隔为第一腔体以及第二腔体，第一腔体内设有第一弹性件和往复运动机构，第一弹性件远离阴极进气管口的一端与往复运动机构相连，往复运动机构的另一端与设置在靠近阳极进气管口处的泄压阀相连；第一弹性件在第一过压保护状态下压缩，带动往复运动机构沿第一弹性件轴向向阴极进气管口方向运动，开启泄压阀，使得通过泄压阀流入第二腔体内的阳极气体从排气管口排出。该过压保护装置可有效保护燃料电池电堆，延长燃料电池电堆的使用寿命。

技术领域

本实用新型属于燃料电池系统零部件技术领域，特别是一种过压保护装置及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池电堆是由许多片单电池堆叠而成的，单电池内部气体流道分为两个腔体：电堆阴极腔体和电堆阳极腔体，两个腔体通过膜电极隔开，阳极侧通入氢气，阴极侧通入空气，通过催化作用，实现电解水的逆反应，释放电能、水和热量，但由于膜电极的厚度很小，耐压能力有限，当阴阳两极的压差过大时，容易损坏膜电极，导致气体内漏，即氢气漏至阴极腔或空气漏至阳极腔。另外，燃料电池电堆阴阳两极同外界大气之间，同样存在一个最大耐受压力，当腔体内部压力超过最大耐受压力时，容易出现气体外漏问题，即电堆内部氢气或空气泄漏至外部环境中。

燃料电池系统的阳极工作介质为氢气，通过高压储罐进行存储，燃料电池系统工作时，气体从高压储罐内释放，经过机械减压阀初步减压进入燃料电池系统，再通过系统中喷氢阀进一步降低压力，提供满足电堆工作压力需求的氢气。但随着燃料电池系统的工作，不断消耗着电堆阳极腔体内的氢气，内部有压力下降的趋势，因此需要实时控制阳极侧气体压力使其处于合理区间。

目前，一般是采用电控制方法实时控制阳极侧气体压力，即在阳极侧设置阳极压力传感器，该阳极压力传感器实时监测电堆阳极侧的压力值，并实时反馈给控制系统，控制系统通过PID调节对燃料电池电堆的阳极侧气体压力进行动态控制，保证阳极侧气体压力处于合理范围。但当控制系统处于故障状态或者手动控制时，电堆阳极腔体会偶发超过工作压力的情况，甚至超过燃料电池系统部件的耐受能力，损坏燃料电池系统部件，导致燃料电池系统失效。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的燃料电池电堆内压差过大时，容易损坏燃料电池电堆的膜电极的技术问题，提供一种过压保护装置及燃料电池系统。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种过压保护装置，包括壳体，所述壳体上设有阳极进气管口、阴极进气管口和排气管口，所述壳体内部空腔被分隔为与所述阴极进气管口连通的第一腔体以及与所述阳极进气管口连通的第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体相互隔离，所述第一腔体内部设置有用于控制燃料电池电堆内部阳极和阴极之间气压差的第一弹性件和往复运动机构，所述第一弹性件远离所述阴极进气管口的一端与所述往复运动机构相连，所述往复运动机构的另一端与设置在靠近所述阳极进气管口处的泄压阀相连。

可选地，所述往复运动机构包括活塞体和导向组件，所述活塞体内部的空腔形成活塞腔，所述导向组件可往复运动地设置于所述活塞腔内；所述活塞体与所述导向组件之间设有用于防止燃料电池电堆阳极侧气体压力过高的第二弹性件。

可选地，所述壳体内包括一用于在所述活塞体与所述壳体之间形成径向密封的密封件，所述密封件套设在所述活塞体上。

可选地，所述第二弹性件的弹性系数大于所述第一弹性件的弹性系数。

可选地，所述第一弹性件和第二弹性件均为弹簧。

可选地，所述泄压阀包括阀芯和阀座，所述阀芯与所述往复运动机构相连，所述阀芯可在所述往复运动机构的带动下沿所述第一弹性件或第二弹性件轴向运动，从而与所述阀座分离或压紧，以开启或关闭所述泄压阀。