燃料电池的排氢系统技术方案

一种燃料电池的排氢系统，包括：氢气循环泵，设置在燃料电池的燃料电池堆阳极的尾气出口与燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述燃料电池堆阳极的尾气泵入至所述燃料电池堆阳极的氢气入口；单向阀，设置在所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路导向至燃料电池堆阳极的氢气入口。采用所述排氢系统，可以有效避免脉冲排氢时出现的氢气回流，提高燃料电池堆性能，避免氢气浪费。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池的排氢系统。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC)是以氢气为燃料，以氧气为氧化剂的电化学发电装置。由于其环境友好性，能量转换率高和快速响应等优点，被认为是最清洁和高效的新能源发电装置。通常情况下，一个质子交换膜燃料电池系统可以包括空气供给系统、氢气供给系统以及冷却系统，其中：空气供给系统主要由空压机、加湿器以及尾排装置等组成；氢气供给系统主要由减压装置、喷射器以及尾排装置等组成。对于车用燃料电池系统，为满足氢气使用安全以及相关法规要求，将氢气的尾排与空气的尾排汇流到一起，以稀释尾排中氢气的浓度。为了提高燃料电池系统的效率，车用燃料电池系统应尽量减少氢气的排放，通常采用脉冲排氢的方式来控制氢气的排放量。在脉冲排氢的瞬间，燃料电池堆入口压力会瞬间下降，引起燃料电池堆内部膜电极表面的气体压力发生变化。频繁的压力变化会导致膜电极的机械损伤，最终造成燃料电池的性能衰减。现有技术中，为提高燃料电池系统的效率和寿命，将燃料电池堆的氢气尾气进行循环利用，一方面可以最大程度地提高氢气的利用率，另一方面通过氢气循环减少氢气压力的波动。然而，在脉冲排氢时，存在氢气回流的现象，导致燃料电池堆性能下降和氢气的浪费。
技术实现思路
本技术解决的技术时如何避免脉冲排氢时出现的氢气回流，提高燃料电池堆性能，避免氢气浪费。为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种燃料电池的排氢系统，包括：氢气循环泵，设置在燃料电池的燃料电池堆阳极的尾气出口与燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述燃料电池堆阳极的尾气泵入至所述燃料电池堆阳极的氢气入口；单向阀，设置在所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路导向至燃料电池堆阳极的氢气入口。可选的，所述燃料电池的排氢系统还包括：气水分离器，设置在所述燃料电池堆阳极的尾气出口与所述氢气循环泵之间，适于将所述燃料电池堆阳极的尾气出口排出的气体进行气水分离。可选的，所述气水分离器设置在所述燃料电池堆阳极的尾气出口与所述氢气尾排阀之间。可选的，所述气水分离器设置在所述氢气尾排阀与所述氢气循环泵之间。可选的，所述燃料电池的排氢系统还包括：排气阀，设置在所述气水分离器的上部，适于排出经过气水分离之后得到的废气。可选的，所述燃料电池的排氢系统还包括：排水阀，设置在所述气水分类器的下部，适于排出经过气水分离之后得到的液态水。可选的，所述燃料电池的排氢系统还包括：水泵，设置在所述燃料电池的冷却水出口与所述燃料电池的冷却水入口之间，适于将所述冷却水出口排出的冷却水泵入到所述冷却水入口；散热器，设置在所述水泵以及所述冷却水入口之间，适于将所述冷却水出口排出的冷却水散热。可选的，所述燃料电池的排氢系统还包括：换热器，设置在所述燃料电池的氢气喷射器与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于通过所述水泵泵出的冷却水的热量，将所述氢气喷射器喷射的氢气加热。与现有技术相比，本技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在氢气循环泵与燃料电池堆阳极的氢气入口之间设置单向阀，将氢气循环泵与燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路导向至燃料电池堆阳极的氢气入口。当进行脉冲排氢时，燃料电池堆阳极的氢气入口的气压会瞬间降低，单向阀关闭，断开氢气循环泵与燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路，从而可以有效地避免脉冲排氢时出现的氢气回流，提高燃料电池堆性能，避免氢气浪费。进一步，在燃料电池堆阳极的尾气出口与氢气循环泵之间设置气水分离器，通过气水分离器将燃料电池堆阳极的尾气出口排出的尾气中的液态水分离出来。通过设置在气水分离器下部的排水阀将累积的液态水排出，可以有效地避免尾气中的液态水循环进入至燃料电池堆阳极的氢气入口；同时，通过设置在气水分离器上部的排气阀将累积的废气排出，可以有效防止氢气循环路的废气进入燃料电池堆中，影响燃料电池堆的性能和寿命。此外，在氢气喷射器与燃料电池堆阳极的氢气入口之间设置换热器，采用换热器来利用水泵泵出高温度的冷却水对氢气喷射器喷射出的新鲜氢气进行加热，可以避免阳极的氢气入口出现液态水的冷凝，从而可以提高燃料电池堆的效率和耐久性。附图说明图1是本技术实施例中的一种燃料电池的排氢系统的结构示意图；图2是本技术实施例中的一种燃料电池堆的平均电压与氢气尾排阀脉冲排氢的关系图；图3是本技术实施例中的一种燃料电池堆阳极的进出口压力与氢气尾排阀脉冲排氢的关系图。具体实施方式现有技术中，为提高燃料电池系统的效率和寿命，应尽量减少氢气的排放，通常采用脉冲排氢的方式来控制氢气的排放量。在脉冲排氢的瞬间会导致燃料电池堆入口压力的瞬间降低，引起燃料电池堆内部膜电极表面的气体压力发生变化，这种频繁的压力变化会导致膜电极的机械损伤，最终造成燃料电池的性能衰减。为进一步提高燃料电池系统的效率和寿命，可以将氢气进行循环利用，一方面可以最大程度提高氢气的利用率，另一方面通过氢气循环减少氢气压力的波动。燃料电池系统利用氢气循环后，氢气在脉冲排放瞬间会导致压力的瞬间下降，容易引起氢气回流，即燃料电池堆阳极的氢气入口供给给燃料电池堆的氢气通过循环路直接排放至尾气，导致燃料电池堆性能下降和氢气的浪费。在本技术实施例中，在氢气循环泵与燃料电池堆阳极的氢气入口之间设置单向阀，将氢气循环泵与燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路导向至燃料电池堆阳极的氢气入口。当进行脉冲排氢时，燃料电池堆阳极的氢气入口的气压会瞬间降低，单向阀关闭，断开氢气循环泵与燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路，从而可以有效地避免脉冲排氢时出现的氢气回流，提高燃料电池堆性能，避免氢气浪费。为使本技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说明。参照图1，给出了本技术实施例中的一种燃料电池的排氢系统的结构示意图，燃料电池的排氢系统包括：空气过滤器1、空气流量计2、空气压缩机3、空气压缩机控制器4、增湿器5、空气尾排阀6、燃料电池堆7、排水阀8、气水分离器9、排气阀10、氢气循环泵11、单向阀12、氢气源13、一级减压阀14、二级减压阀15、氢气喷射器16、换热器17、散热器18、水泵19以及水泵控制器20。本技术实施例中，氢气循环泵11可以设置在燃料电池堆7阳极的尾气出口701与燃料电池堆7阳极的氢气入口702之间，可以将尾气出口701排出的尾气泵入至燃料电池堆7阳极的氢气入口702，从而实现氢气的循环利用。单向阀12可以设置在氢气循环泵11与氢气入口702之间，为单向导通。当氢气循环泵11将从尾气出口701排出的尾气泵入至氢气入口702时，单向阀12打开，从而使得尾气出口701与氢气入口702之间形成气流通路。排气阀10定时打开，实现脉冲排氢。在进行脉冲排氢的过程中，尾气出口701与氢气入口702之间的气流通路的气压瞬间降低。氢气入口702侧的部分氢气在气压的作用下，从氢气入口702回流。回流的氢气在经过单向阀12时，带动原本处于打开状态的单向阀12关闭，从而截断氢气入口702至排气阀10之间的气流通路。在现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池的排氢系统，其特征在于，包括：氢气循环泵，设置在燃料电池的燃料电池堆阳极的尾气出口与燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述燃料电池堆阳极的尾气泵入至所述燃料电池堆阳极的氢气入口；单向阀，设置在所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路导向至燃料电池堆阳极的氢气入口。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的排氢系统，其特征在于，包括：氢气循环泵，设置在燃料电池的燃料电池堆阳极的尾气出口与燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述燃料电池堆阳极的尾气泵入至所述燃料电池堆阳极的氢气入口；单向阀，设置在所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间，适于将所述氢气循环泵与所述燃料电池堆阳极的氢气入口之间的气流通路导向至燃料电池堆阳极的氢气入口。2.如权利要求1所述的燃料电池的排氢系统，其特征在于，还包括：气水分离器，设置在所述燃料电池堆阳极的尾气出口与所述氢气循环泵之间，适于将所述燃料电池堆阳极的尾气出口排出的气体进行气水分离。3.如权利要求2所述的燃料电池的排氢系统，其特征在于，所述气水分离器设置在所述燃料电池堆阳极的尾气出口与所述氢气尾排阀之间。4.如权利要求2所述的燃料电池的排氢系统，其特征在于，所述气水分离器设置在所述氢气尾排阀与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：余意，汪飞杰，陈骏，陈沛，陈雪松，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31