[实用新型]用于燃料电池的氢气浓度探测的装置和燃料电池系统

说明书

本实用新型涉及燃料电池领域。本实用新型提供一种用于燃料电池的氢气浓度探测的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)包括：气液分离室(101)，所述气液分离室(101)被配置成适于接收来自燃料电池的阳极侧(11)的废气流并且从所述废气流分离液体；进气口(102)，所述进气口(102)被配置成适于将废气流输入到所述气液分离室(101)中；出气口(103)，所述出气口被配置成适于将废气流从所述气液分离室(101)输出；以及氢气浓度传感器(104)，所述氢气浓度传感器在所述气液分离室(101)中布置成适于探测至少部分液体被分离后的废气流中的氢气的浓度。本实用新型还涉及一种燃料电池系统。

技术领域

本实用新型涉及一种用于燃料电池的氢气浓度探测的装置和一种燃料电池系统。

背景技术

现有技术中已知使用燃料电池来为车辆提供驱动电力。用于车辆的燃料电池系统通常包括由多个燃料电池单体构成的燃料电池堆，可以在该燃料电池堆的阴极侧通入氧气，而在该燃料电池堆的阳极侧通入氢气，在质子交换反应的情况下，分别消耗阴极侧和阳极侧的反应气体，由此产生能够用于车辆运行的电能。

为了充分了解燃料电池中的氧化还原反应效率以及车辆尾气中的氢气含量，通常在燃料电池阳极子系统的废气排出管路中布置有氢气浓度探测器，该氢气浓度探测器用于探测阳极废气中的氢气浓度，以便精确控制燃料电池系统的阳极废气并使其符合尾气排放的安全标准。

然而，在燃料电池的阳极废气中不仅包括未被电池堆完全消耗的氢气，而且在燃料电池的发电过程中，在阴极处产生的水(水蒸汽)也会部分地通过阳极并由此使从燃料电池的阳极侧排出的废气变得潮湿。阳极废气夹杂的水蒸气尤其在受到冷却后会凝结成液态水，其中一部分液态水积聚并附着在位于废气通道中的氢气浓度传感器表面上，从而对氢气浓度的探测产生影响，甚至在最不利情况下导致氢气浓度探测器失效。

在这种背景下，如何能够在燃料电池阳极废气中的氢气浓度探测过程中避免或尽可能减小液态水带来的影响是目前有待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池的氢气浓度探测的装置和一种燃料电池系统，以至少解决现有技术中的部分问题。

根据本实用新型的第一方面，提出一种用于燃料电池的氢气浓度探测的装置，其特征在于，所述装置包括：

气液分离室，所述气液分离室被配置成适于接收来自燃料电池的阳极侧的废气流并且从所述废气流分离液体；

进气口，所述进气口被配置成适于将废气流输入到所述气液分离室中；

出气口，所述出气口被配置成适于将废气流从所述气液分离室输出；以及

氢气浓度传感器，所述氢气浓度传感器在所述气液分离室中布置成适于探测至少部分液体被分离后的废气流中的氢气的浓度。

本实用新型尤其包括如下技术构思：在此不直接使氢气浓度传感器暴露在燃料电池阳极侧的废气管路中，而是使其在气液分离室中布置成适于探测至少部分液体被分离后的废气流中的氢气的浓度，由此一方面降低了水蒸气对氢气浓度探测的干扰，另一方面通过将氢气浓度传感器与气液分离装置集成为一个整体结构单元而实现了极其紧凑的结构。

可选地，所述氢气浓度传感器布置成在竖直方向上高于所述进气口。

在此，尤其实现以下技术优点：通过在废气流的测量环节与原始馈送环节之间形成高度差，使废气流在被测量之前必须在竖直方向上经历一段流通路段，由此在废气流向上运动期间，废气流中的水蒸气等其他固/液体杂质逐渐冷却并最终由于较大密度而沉积在气液分离室底部，而废气流中密度较小的氢气则能够持续向上运动到达氢气浓度传感器，借助这种布置方式使废气流中的水蒸汽与氢气更充分分离。因此，利用了废气流中的不同气体(例如氢气与水蒸气)之间的密度差异，有利地促进了气液分离过程。