[实用新型]燃料电池供料组件和燃料电池系统组件

说明书

本实用新型提供一燃料电池供料组件和燃料电池系统组件，其中所述燃料电池系统组件包括一进料装置、一电堆反应装置、一加热装置以及一液气回收装置，其中所述燃料电池供料组件被导通地连接所述进料装置和所述电堆反应装置，所述液气回收装置被导通地连接于所述加热装置，所述进料装置和所述液气回收装置被所述加热装置导通地连接于所述电堆反应装置，所述进料装置通入的燃料和所述液气回收装置回收自所述电堆反应装置的燃料被汇合至所述加热装置，借以所述加热装置加热混合的燃料并通入所述混合的燃料至所述电堆反应装置。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及一燃料电池供料组件和燃料电池系统组件。

背景技术

燃料电池是将燃料和电解质的化学能直接转换成电能的发电装置，也是继火电、水电、核电之后的第四种发电装置，是当今发达国家十分重视的高新技术开发领域。氢氧燃料电池作为一种清洁能源，其以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。

燃料电池动力系统中阳极侧一般采用闭式，即出口是封闭的，只会间歇性的向外界排放少量尾气，氢气供应系统在反应气体参与反应消耗后会及时补充以确保阳极侧压力的稳定。虽然燃料电池反应生成的水在阴极侧产生，但在浓度差的驱动下会发生双向渗透。

因此，此类系统往往会设置循环泵或者引射器来对阳极侧氢气进行循环，其主要作用为：其一，对参与反应的气体进行自加湿；其二，排出阳极侧反应区的液态水，避免阳极水淹；其三，增强阳极侧气体出口处水往阴极侧气体入口的渗透速率，降低系统对阴极加湿器的依赖性。对于引射器或者循环泵，过多的液态水也会影响它们正常工作，在循环装置前端中加入气液分离器十分有必要。

反应过程生成的水一部分会以气态形式存在，当反应气体中的气态水达到饱和状态后，在环境条件发生特定变化时，部分气态水有可能会液化，并以液态形式存在。若进入电堆的反应气体中存在过多的液态水，会导致质子交换膜的局部水淹，从而影响电堆性能。一般来说，当进入电堆的反应气体的湿度在90％以下时，燃料电池电堆会有较好的工作性能。换言之，通入氢氧燃料电池电堆的氢气中含有一定的气态水，其中气态水的饱和程度，也就是氢气的湿度，需要控制在合适的范围内。

燃料电池阳极侧的计量比一般在1.2～2.0之间，即循环气体流量和参与反应的气体流量比例在20％～100％。进入电堆前，循环回收的气体会和从供气系统过来的干燥燃料气体混合，当环境温度过低或者循环气体比例较大时，会出现混合后的气体中的气态水过饱和的状况，即混合后的气体会存在液态水。换言之，环境温度会直接影响到燃料电池的性能，环境温度较低时，比如冬天时通入燃料电池内的混合气体更容易出现液态水，如果直接进入电堆，电堆阳极侧会存在发生水淹的风险。

如图1所示，揭露了现有技术的一燃料电池水管理系统，其在混合后的气体后端设置了气液分离器，由所述气液分离器分离出液态水，避免液态水被回收进入到电堆。但是现有技术的这种燃料电池，被气液分离器分离得到的气体中的气态水仍处于饱和状态，很容易受到环境温度影响变成液态水，并不能很好的解决液态水进入到电堆的问题。其次，现有技术的气液分离器直接把液态水排出系统，会削弱循环泵参与反应的氢气进行自加湿的作用。此外，现有技术的燃料电池无法精确获得排液需求，不能根据液体存量排出分离得到的液态水，并且容易造成反应气体的误排放，从而导致反应气体浪费。

实用新型内容

本实用新型的一个主要优势在于提供一燃料电池供料组件和燃料电池系统组件，其中所述燃料电池供料组件能够使被通入燃料电池电堆的湿氢气处于非饱和状态，防止存在液态水被直接通入所述燃料电池电堆，有利于避免阳极侧的局部水淹。

本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供料组件和燃料电池系统组件，在不同环境温度下，都能使进入电堆的反应气体的湿度保持在合理的范围内，削弱环境温度对燃料电池电堆性能影响。