[实用新型]用于燃料电池的氢气管路系统及燃料电池系统

说明书

本申请涉及一种用于燃料电池的氢气管路系统，包括与燃料电池阳极进气口相连的供应支路，与燃料电池阳极出气口相连的排出支路，一端与所述氢气供应支路相连、另一端与所述氢气排出支路相连的循环支路，连接于所述供应支路与所述循环支路之间的氢气流导向装置，以及一端与所述氢气供应支路相连、另一端与所述氢气排出支路相连的闭合支路。本申请还提供了一种包括了前述氢气管路系统的燃料电池系统。

技术领域

本申请涉及一种用于燃料电池的氢气管路系统及燃料电池系统。

背景技术

在电动汽车中，燃料电池作为一种很有前景的高效环保电源受到了广泛关注。

其中，氢燃料电池系统主要由氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、以及控制系统四方面组成。燃料电池动力系统运行时，一般会提供足够的氢气在电堆跟氧气反应，但是有部分未反应的氢气将会从电堆中排出。为了提高氢气的利用率，尤其在燃料电池处于高功率工作状态时，部分未反应的氢气将通过氢气管路被重新送进燃料电池进行再利用。而在燃料电池被启动之初的低功率工作状态下，一般采用循环泵将氢气回收利用、需要消耗一定的功率；或者当燃料电池在低温条件下被启动时，需等待氢气循环泵解冻后才能正常工作对排出的氢气进行循环再利用、增加了燃料电池低温启动的时间。而且由于低功率或者低温启动情况下氢气流速过低、也不适宜采用引射器对氢气流进行导引。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决在燃料电池被启动之初未反应的氢气难以被再行利用的问题，以及燃料电池低温启动条件下，需要较长时间等待零部件解冻的问题。

为此，根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于燃料电池的氢气管路系统，包括：

供应支路，其与所述燃料电池阳极进气口相连，所述供应支路上设有氢气喷射器；

排出支路，其与所述燃料电池阳极出气口相连，所述排出支路上设有氢气出口截止阀；

循环支路，其一端与所述供应支路相连并位于所述氢气喷射器与所述阳极进气口之间，其另一端与所述排出支路相连并位于所述阳极出气口与所述氢气出口截止阀之间，所述循环支路上设有第一截止阀；

氢气流导向装置，其连接于所述供应支路与所述循环支路之间，从所述循环支路流出的氢气流由所述氢气流导向装置导引经过所述供应支路流向所述阳极进气口；

闭合支路，其一端与所述供应支路相连并位于所述氢气流导向装置与所述阳极进气口之间，其另一端与所述排出支路相连并位于所述阳极出气口与所述第一截止阀之间，所述闭合支路上设有第二截止阀。

本申请的第二方面还提供了一种燃料电池系统，包括：

燃料电池；

如前所述的氢气管路系统，其通过管路与所述燃料电池相连；

燃料电池性能监测装置，其与所述燃料电池通信连接，其中，所述燃料电池性能监测装置是用于监测所述燃料电池输出功率的传感器；

燃料电池系统控制单元，其分别与所述氢气管路系统的氢气出口截止阀、第一截止阀、第二截止阀及所述燃料电池性能监测装置通信连接。

根据本申请，燃料电池系统的氢气管路系统中，循环支路被用于在燃料电池处于高功率工作状态时导通而将未反应的氢气重新送进燃料电池阳极进行循环再利用；闭合支路使得氢气从燃料电池的阳极进气口和出气口同时进入燃料电池内进行反应而不会被直接排出，使得燃料电池在低温启动状态下不再需要等待循环装置解冻、加速了启动过程，也使得燃料电池在低功率工作时既不需要耗费额外的能量去循环氢气、又能充分利用氢气；排出支路使得燃料电池阳极内的氢气浓度不够时将杂质吹扫出阳极以增加氢气浓度。本申请通过比较简易的方式，实现了阳极直排、阳极循环和阳极闭合三种工作模式，解决了现有技术中存在的问题。