一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，包括：供氧子系统和循环回路；循环回路包括第一回收管路和第二回收管路，第一回收管路和第二回收管路并联后形成回收管路；循环回路和电堆形成回路，供氧子系统与回收管路连通；当燃料电池供氧系统处于工作状态时，第一回收管路或第二回收管路处于工作状态。本发明专利技术实现氧气的回收利用，提高燃料电池的氧气利用率，同时可以防止氧气泄露造成密闭空间内氧浓度过高。且第一回收管路和第二回收管路在工作状态下只择其一工作即可，而另一个可作为备份，提高了燃料电池的供氧选择性，可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统
本专利技术涉及燃料电池
，尤指一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统。
技术介绍
燃料电池是一种不经过燃烧，将燃料和氧化剂的反应化学能直接转化为电能的高效发电装置。其输入一般为以氢气为主的燃料和以氧气为主的氧化剂，输出电能、废热以及水，因此是一种绿色环保的发电装置。常规的氢空燃料电池采用氢气和空气作为工质，其中空气在阴极经过电化学反应后，剩余以氮气为主的气体，因此不必回收循环使用。对于水下动力系统的燃料电池系统来说，通常以纯氧作为氧化剂，在完成电化学反应后，必须进行回收以充分利用，同时可以防止氧气泄露，造成密闭空间内氧浓度过高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，通过对电堆内未反应的氧气回收利用，提高燃料电池的氧气利用率，同时可以防止氧气泄露造成密闭空间内氧浓度过高。通过第一回收管路或第二回收管路对未反应的氧气进行回收，且第一回收管路和第二回收管路在工作状态下只择其一工作即可，而另一个可作为备份，提高了燃料电池的供氧选择性，可靠性强，保证了水下动力系统的续航能力，避免中途熄火等不良现象，提高了水下动力系统的工作性能。本专利技术提供的技术方案如下：一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，包括：供氧子系统和循环回路；所述循环回路包括第一回收管路和第二回收管路，所述第一回收管路和所述第二回收管路并联后形成回收管路；所述循环回路和所述电堆形成回路，所述供氧子系统与所述回收管路连通；当燃料电池供氧系统处于工作状态时，所述第一回收管路或所述第二回收管路处于工作状态。本技术方案中，通过对电堆内未反应的氧气回收利用，提高燃料电池的氧气利用率，同时可以防止氧气泄露造成密闭空间内氧浓度过高。通过第一回收管路和第二回收管路对未反应的氧气进行回收，且第一回收管路和第二回收管路在工作状态下只择其一工作即可，而另一个可作为备份，提高了燃料电池的供氧选择性，可靠性强，保证了水下动力系统的续航能力，避免中途熄火等不良现象，提高了水下动力系统的工作性能。进一步优选地，所述供氧子系统沿氧气流通方向依次设有液氧储罐、低温截止阀、加热器、常温截止阀、调压阀、溢流阀、第一单向阀、过滤器；所述过滤器与所述循环回路连通；所述供氧子系统沿氧气流通方向于所述过滤器的前方还设有第一压力传感器、第一温度传感器。本技术方案中，通过各种阀门以及加热器、过滤器，保证了供给电堆的氧气的温度要求、湿度要求、流量要求、压力要求，还保证了管路的安全性，提高系统的运行性能和效率；通过压力传感器和温度传感器保证了氧气的压力、流量和温度需要的把控，提高系统的运行性能和效率。进一步优选地，所述第一回收管路沿氧气回流方向依次设有第一电磁阀、引射器、第二单向阀；所述供氧子系统与所述引射器连通；所述第二回收管路沿氧气流通方向依次设有第二电磁阀、氧循环泵和第三单向阀。本技术方案中，引射器无运动部件，可靠性高，以液氧储罐中的汽化氧气作为动力源，不需要消耗电能，但引射器的引射特性限定了其应用区间，不能覆盖燃料电池的所有负载区域，因此采用与氧循环泵联合使用。在实际应用中，当燃料电池发电量较小时可利用引射器或氧循环泵实现氧气的回收循环使用；当燃料电池发电量较大时通过氧循环泵实现氧气的回收循环使用。进一步优选地，所述电堆之前的循环回路，沿氧气流通方向设有流量计、稳压器、加湿器、第二压力传感器、第二温度传感器；所述电堆之后的循环回路，沿氧气流通方向设有第三温度传感器、第三压力传感器、换热器、气水分离器、第四温度传感器、第四压力传感器；所述气水分离器的气路与所述回收管路连通，所述气水分离器的水路与外环境连通。本技术方案中，通过稳压器对氧气压力精确控制，通过加湿器对氧气进行加湿，并通过流量计监控燃料电池对氧气的流量需求，通过温度计监控燃料电池对氧气的温度需求，通过压力传感器监控燃料电池对氧气的压力需求。更优的，通过温度传感器和压力传感器保证氧气换热前后的温度监控和压力监控，并通过换热器实现对高温的氧气的降温和除湿处理，从而降低氧气的温度使一部分水蒸气液化，更优的将携带有水蒸气的氧气于气水分离器进一步气液分离，从而将燃料电池阴极生成的水排出。本专利技术提供的一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，能够带来以下至少一种有益效果：1、本专利技术中，通过对电堆内未反应的氧气回收利用，提高燃料电池的氧气利用率，同时可以防止氧气泄露造成密闭空间内氧浓度过高。通过第一回收管路和第二回收管路对未反应的氧气进行回收，且第一回收管路和第二回收管路在工作状态下只择其一工作即可，而另一个可作为备份，提高了燃料电池的供氧选择性，可靠性强，保证了水下动力系统的续航能力，避免中途熄火等不良现象，提高了水下动力系统的工作性能。2、本专利技术中，通过各种阀门以及加热器、过滤器、保证了供氧气的温度要求、湿度要求、压力需求、流量需求，还保证了管路的安全性，提高系统的运行性能和效率。3、本专利技术中，被回收的氧气可于第一回收管路和第二回收管路中择一流通，有效保证了本系统运行的稳定性和可靠性。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1是本专利技术的一种实施例流程示意图。附图标号说明：1.液氧储罐，2.低温截止阀，3.加热器，4.常温截止阀，5.调压阀，6.溢流阀，7-1.第一单向阀，7-2.第二单向阀，7-3.第三单向阀，8.过滤器，9.引射器，10-1.第一电磁阀，10-2.第二电磁阀，10-3.第三电磁阀，11.氧循环泵，12.稳压器，13.加湿器，14.电堆，15.换热器，16.气水分离器，17-1.第一压力传感器，17-2.第二压力传感器，17-3.第三压力传感器，17-4.第四压力传感器，18-1.第一温度传感器，18-2.第二温度传感器，18-3.第三温度传感器，18-4.第四温度传感器，19.流量计。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在实施例一中，如图1所示，一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，包括：供氧子系统和循环回路；循环回路包括第一回收管路和第二回收管路，第一回收管路和第二回收管路并联后形成回收管路；循本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，其特征在于，包括：供氧子系统和循环回路；所述循环回路包括第一回收管路和第二回收管路，所述第一回收管路和所述第二回收管路并联后形成回收管路；所述循环回路和所述电堆形成回路，所述供氧子系统与所述回收管路连通；当燃料电池供氧系统处于工作状态时，所述第一回收管路或所述第二回收管路处于工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，其特征在于，包括：供氧子系统和循环回路；所述循环回路包括第一回收管路和第二回收管路，所述第一回收管路和所述第二回收管路并联后形成回收管路；所述循环回路和所述电堆形成回路，所述供氧子系统与所述回收管路连通；当燃料电池供氧系统处于工作状态时，所述第一回收管路或所述第二回收管路处于工作状态。2.根据权利要求1所述的适用于水下动力系统的燃料电池供氧系统，其特征在于：所述供氧子系统沿氧气流通方向依次设有液氧储罐、低温截止阀、加热器、常温截止阀、调压阀、溢流阀、第一单向阀、过滤器；所述过滤器与所述循环回路连通；所述供氧子系统沿氧气流通方向于所述过滤器的前方还设有第一压力传感器、第一温度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜忠选，许进阳，林志民，王晓武，李启玉，刘丰，刘静，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31