[实用新型]一种燃料电池发动机空气子系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池发动机空气子系统，包括电堆、空气滤清器、空压机、中冷器、膜增湿器、气液分离器，空压机包括压轮和涡轮；空气滤清器、空压机压轮、中冷器依次连接，中冷器的空气侧输出端分别连接膜增湿器干侧的输入口和空压机的气冷入口，空压机的气冷出口与空压机涡轮连接，膜增湿器干侧输出口连接电堆的阴极入口，电堆的阴极出口连接膜增湿器的湿侧输入口，膜增湿器的湿侧输出口通过气液分离器连接空压机涡轮。本实用新型具有燃料电池阴极尾排气体和用于空压机冷却气体势能回收利用设计，同时通过控制三通阀调节进入膜增湿器的气体流量，调节气体压力损失，降低空压机功耗以及增加阴极尾排气体能量回收效率，提高燃料电池系统整体效率。

技术领域

本专利涉及氢燃料电池动力能源技术领域，特别涉及一种燃料电池发动机空气子系统。

背景技术

随着环境问题日益突出以及世界各国环保意识增强，氢能作为一种清洁无污染的可再生绿色能源受到了世界各国的广泛关注。氢燃料电池作为一种使用氢能的能量转换装置，可以直接将氢气中的化学能转换为电能，具有能量转换效率高、无污染等优点。目前，氢燃料电池受到了世界主要国家的大力发展和推广，如中国、美国、日本、韩国、欧洲等。氢燃料电池发动机系统是在燃料电池电堆的基础上集成电堆高效稳定工作所需的所有零部件而成的。在燃料电池发动机系统中空气子系统是其重要组成部分，负责具有一定温度、压力、流量和湿度的空气的供应以及尾排气体和产物水的处理。燃料电池发动机在正常工作时，空气子系统中的空压机具有较高的功耗，严重影响着燃料电池发动机的输出功率和效率，而系统阴极尾排气体和用于空压机冷却的气体具有较高的温度、压力和流量，含有较多的可回收能量，直接将尾气排放到大气中不进行能量回收将造成大量的能量损失，不利于燃料电池发动机的发展和推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池发动机空气子系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种燃料电池发动机空气子系统，所述燃料电池发动机包括电堆，所述空气子系统包括空气滤清器、空压机、中冷器、膜增湿器、气液分离器和连接管路，所述空压机包括同轴连接的空压机压轮和空压机涡轮；所述空气滤清器、空压机压轮、中冷器依次连接，所述中冷器的空气侧输出端分别连接膜增湿器干侧的输入口和空压机的气冷入口，空压机的气冷出口与空压机涡轮连接，所述膜增湿器的干侧输出口连接电堆的阴极入口，所述电堆的阴极出口连接膜增湿器的湿侧输入口，所述膜增湿器的湿侧输出口通过气液分离器连接空压机涡轮。

作为本实用新型进一步的方案：所述空气滤清器与空压机压轮之间依次连接有气体流量计和温压一体传感器TP1。

作为本实用新型进一步的方案：所述膜增湿器干侧的输入口处连接有第一三通阀，所述电堆阴极出口处连接有第二三通阀，所述中冷器的空气侧输出端通过第一三通阀连接膜增湿器干侧的输入口。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一三通阀的第一接头与中冷器的空气侧输出端连接，第一三通阀的第二接头与膜增湿器干侧的输入口连接；所述电堆的阴极入口处连接有温压一体传感器TP2，所述膜增湿器干侧的输出口通过温压一体传感器TP2与电堆的阴极入口连接，所述第一三通阀的第三接头通过温压一体传感器TP2与电堆的阴极入口连接；

所述第二三通阀的第一接头与电堆的阴极出口连接，第二三通阀的第二接头与膜增湿器湿侧的输入口连接，第二三通阀的第三接头与气液分离器的输入口连接，所述膜增湿器湿侧的输出口与气液分离器的输入口连接，所述气液分离器的排气口与空压机涡轮连接。

作为本实用新型进一步的方案，所述气液分离器与空压机涡轮之间连接有节气门，所述空压机涡轮排气管路上连接有消声器，所述气液分离器的排气口依次连接节气门、空压机涡轮和消声器，所述气液分离器的排水口连接有排水阀，所述排水阀与消声器连接。