[实用新型]一种低温进气的燃料电池系统及车辆

说明书

本实用新型涉及燃料电池系统领域，具体涉及一种低温进气的燃料电池系统及车辆。低温进气的燃料电池系统包括分别与电堆相连通的空气路及氢路，所述氢路与所述空气路通过第一换热器进行热交换，所述第一换热器在所述氢路中设置液氢容器的下游，在所述空气路中设置在空压机的上游。本实用新型利用液氢降低空压机入口处空气的温度，从而降低了对空压机的性能需求，增加了对小体积、低重量、功耗低的空压机的选择，进一步提高整体燃料电池系统的功率密度。另外，由于经液氢冷却后的低温空气压缩后出气温度会明显低于常温气体经过压缩后的气体温度，故本实用新型实施例的燃料电池系统可以取消中冷器，进一步简化燃料电池系统的结构。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统领域，具体涉及一种低温进气的燃料电池系统及车辆。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，具有无污染、无噪声及高效率等优点；其中，氢燃料电池系统的空气路需要由空压机为电堆提供适当质量流量、压力的空气与氢气发生反应产生电能。当前氢燃料电池系统的空气路进气均是由空压机从大气中直接吸取空气，进入空压机的气体密度随大气密度变化而变化，与常温常压的环境相比，当燃料电池系统运行在高温或高海拔等空气密度稀薄的地域时，空压机需要压缩更多体积的空气才能满足电堆对空气质量流量及压力的需求，对空压机的性能要求更高，而为了保证空压机性能，必然会带来其体积、重量、功耗的增加，进而导致系统的功率密度减小；另外，经过空压机压缩后的气体温度会显著升高，故现有氢燃料电池系统必须要经过中冷器冷却压缩后的空气温度，当空气温度降温达到电堆需求的适宜气体温度后再进入电堆，导致系统管路连接更加复杂。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本实用新型实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种低温进气的燃料电池系统及车辆。

作为本实用新型实施例的一个方面，提供了一种低温进气的燃料电池系统，包括分别与电堆相连通的空气路及氢路，所述氢路与所述空气路通过第一换热器进行热交换，所述第一换热器的氢路入口与液氢容器相连通，所述第一换热器的空气路出口与空压机的进气口相连通。

进一步地，所述燃料电池系统还包括液氢汽化器，所述液氢容器与所述第一换热器及所述液氢汽化器的进口通过三通阀及液氢传输管路连通，第一换热器的氢路出口及液氢汽化器的出气口与电堆相连通。

进一步地，所述液氢传输管路设置为绝热材料，和/或所述液氢传输管道外周设置绝热层。

进一步地，所述液氢容器的出口设置有控制阀，所述控制阀与所述控制器通讯连接。

进一步地，所述燃料电池系统还包括设置在空压机的下游与电堆之间的第二换热器，所述氢路与所述空气路通过第二换热器进行热交换后将气体输送至电堆。

进一步地，所述第二换热器的空气路入口与空压机的出气口相连通，所述第二换热器的空气路出口与电堆相连通，所述第二换热器的氢路入口与第一换热器的氢路出口相连通，所述第二换热器的氢路出口与电堆相连通。

进一步地，所述第一换热器的空气路入口的上游管路设置有空气过滤装置，所述空气过滤装置与大气相连通；或

所述第一换热器的空气路出口与空压机之间设置有空气过滤装置，所述第一换热器空气路进口与大气相连通。

进一步地，所述燃料电池系统还包括控制器，所述控制器分别与参数采集传感器、执行器通讯连接，所述控制器根据参数采集传感器采集的工况参数调节所述执行器的工作参数。

进一步地，所述参数采集传感器包括温度传感器、压力传感器、流量计中的一种或多种；所述执行器包括三通阀、空压机、控制阀、液氢汽化器中的一种或多种。

作为本实用新型实施例的再一方面，提供了一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如上述任意一实施例中的低温进气的燃料电池系统。