一种燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术属于燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统。包括：氢气回路、空气回路与质子交换膜燃料电池电堆；所述的氢气回路中，氢气瓶通过第一单向阀连接至质子交换膜燃料电池电堆的氢气进口，质子交换膜燃料电池电堆的氢气出口分别连接至吸气器的第一气体进口和调压阀的第一辅助气体进口；吸气器为管状，两端分别为第一气体进口和第一气体出口，中间设压力调控口，并且吸气器的管径为两端大、中间小；采用背压阀、吸气器及调压阀相结合的方法对空气的压力进行调节，无需燃料电池系统的控制系统作出任何指令，减小了对控制系统的要求。

A fuel cell system

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统
本技术属于燃料电池
，特别涉及一种高效率、长寿命的燃料电池系统。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)是一种将燃料（氢气）和氧化剂(通常为氧或含氧的空气)的化学能通过电化学反应直接转换成电能的电池装置。它具有燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染小、维修性好等优点。1839年，WilliamGrove发表了全世界第一篇有关燃料电池研究的报告，燃料电池发展已有160多年的历史。然而，直到20世纪60年代初，美国通用电气公司(GE)才率先研制出以离子交换膜为电解质隔膜和采用铂作电催化剂的质子交换膜燃料电池，并于1960年10月首次将该种燃料电池用于双子星座(Gemini)飞船飞行。近几年，燃料电池又成为新能源汽车行业的研究热点。对于燃料电池系统，其寿命必须达到与传统发动机相当的水平，才有可能实现真正的产业化。目前，PEMFC系统的寿命与预期有一定的差距。当燃料与氧化剂之间的压力差不稳定，容易导致质子交换膜发生疲劳破损和破裂，影响燃料电池系统的耐久性。因此，为了提高燃料电池系统的耐久性，燃料电池系统需要给燃料电池提供具有相对稳定的压力差的燃料和氧化剂。另外，燃料电池堆的单电池的理论电动势为1.23V，而实际运行过程中单电池的额定电压在0.6-0.7V之间，其余的能量转化成了热量。
技术实现思路
本技术提供一种具有较长使用寿命的燃料电池系统。一种燃料电池系统，包括：氢气回路、空气回路与质子交换膜燃料电池电堆；所述的氢气回路中，氢气瓶通过第一单向阀连接至质子交换膜燃料电池电堆的氢气进口，质子交换膜燃料电池电堆的氢气出口分别连接至吸气器的第一气体进口和调压阀的第一辅助气体进口；吸气器为管状，两端分别为第一气体进口和第一气体出口，中间设压力调控口，并且吸气器的管径为两端大、中间小；调压阀包括缓冲腔室和氢气腔室，缓冲腔室中间被第一弹性隔膜分隔为上腔室和下腔室，上腔室上设置有第一辅助气体进口，下腔室上设置有气体压力感应口，上腔室的内部设有弹簧，弹簧的一端连接在第一弹性隔膜上，另一端连接在上腔室的壁面上；下腔室上分别设有第二辅助气体进口和排气口，下腔室中还设置有隔板，隔板用于分隔第二辅助气体进口和排气口的连通气道，第一弹性隔膜上设有连接杆，连接杆的一端设有密封塞，密封塞用于塞住隔板上的开孔；第二辅助气体进口和第一气体出口连接；排气口通过第二单向阀连接至质子交换膜燃料电池电堆的氢气进口；气体压力感应口连接至质子交换膜燃料电池电堆的空气进口；空压机连接至质子交换膜燃料电池电堆的空气进口，质子交换膜燃料电池电堆的空气出口连接有背压阀，背压阀设置有第二气体进口和第二气体出口，背压阀中部设置有辅助气体进出口，背压阀内部设置有第二弹性隔膜，第二弹性隔膜将辅助气体进出口与第二气体进口和第二气体出口之间的流道隔开；第二气体进口和质子交换膜燃料电池电堆的空气出口连接；辅助气体进出口和压力调控口连接。在一个实施方式中，氢气瓶和第一单向阀之间还设置有减压阀和/或电磁阀。在一个实施方式中，质子交换膜燃料电池电堆的氢气出口是通过气液分离器的气体分流口分别连接至吸气器的第一气体进口和调压阀的第一辅助气体进口。在一个实施方式中，空压机是通过空气过滤器和/或加湿器连接至质子交换膜燃料电池电堆的空气进口。在一个实施方式中，质子交换膜燃料电池电堆还连接有冷却液回路，用于对电堆进行冷却。在一个实施方式中，所述的冷却液回路当中包括有，第一手动球阀，第一手动球阀通过冷却液管道连接在质子交换膜燃料电池电堆，第一手动球阀再依次通过冷却液箱、泵、热电装置、电磁阀连接在质子交换膜燃料电池电堆形成闭合回路，热电装置用于将冷却液管道当中的热量转化为电能。在一个实施方式中，冷却液箱上还设置有第二手动球阀，用于向冷却液箱中加入冷却液。在一个实施方式中，热电装置当中包括有：冷却液通道，冷却液通道的两端分别设有冷却液进口和冷却液出口，用于连接至冷却液回路；还包括上基板和下基板，上基板贴紧于冷却液通道，并且上基板和下基板之间设置有热电堆，热电堆是由多个P型半导体元件和多个N型半导体元件间隔串联排列而成，并且相邻的P型半导体元件和N型半导体元件之间是通过导电块相连接；并且相邻的两个导电块当中一个与上基板相贴合，另一个与下基板相贴合；P型半导体元件和N型半导体元件之间构成的串联结构一端与正极相连，另一端负极相连。有益效果本技术的燃料电池系统，由于利用流出燃料电池堆的氢气对流进燃料电池堆的空气进行压力调节，当氢气压力发生变化时，空气的压力则随之变化，因此电堆内部的氢气与空气之间的压力差较为稳定，提高了燃料电池系统的寿命；采用背压阀、吸气器及调压阀相结合的方法对空气的压力进行调节，无需燃料电池系统的控制系统作出任何指令，减小了对控制系统的要求；使用热电装置，热的冷却液流经上导电块，下导电块在外界强制对流作用下进行降温，则上导电块与下导电块之间产生温度差，则可以将冷却液从燃料电池堆中带出的热量部分地转化为电能，提高系统的发电效率。附图说明图1燃料电池系统的管路图图2热电装置的结构示意图调压阀的结构示意图图3背压阀的结构示意图吸气器的结构示意图图4吸气器的结构示意图背压阀的结构示意图图5调压阀的结构示意图热电装置的结构示意图1、氢气瓶；2、减压阀；3、电磁阀；4、第一单向阀；5、第二单向阀；6、气液分离器；7、吸气器；8、调压阀；9、空压机；10、空气过滤器；11、加湿器；12、质子交换膜燃料电池电堆；13、背压阀；14、电磁阀、15、第一手动球阀；16、第二手动球阀；17、冷却液箱；18、泵；19、热电装置；20、第一辅助气体进口；21、第二辅助气体进口；22、气体压力感应口；23、排气口；24、弹簧；25、第一弹性隔膜；26、连接杆；27、密封塞；28、开孔；29、隔板；30、氢气腔室；31、缓冲腔室；32、上腔室；33、下腔室；34、第一气体进口；35、第一气体出口；36、压力调控口；37、第二气体进口；38、第二气体出口；39、辅助气体进出口；40、压力调控腔室；41、冷却液进口；42、冷却液出口；43、冷却液通道；44、上基板；45、下基板；46、正极；47、负极；48、热电堆；49、上导电块；50、下导电块；51、P型半导体元件；52、N型半导体元件；53、第二弹性隔膜。具体实施方式本技术为了解决燃料与氧化剂之间的压力差不稳定，容易导致质子交换膜发生疲劳破损和破裂等技术问题，采用了如下的结构，如图1所示，燃料电池系统，包括：氢气回路、空气回路与质子交换膜燃料电池电堆12；所述的氢气回路中，氢气瓶1通过第一单向阀4连接至质子交换膜燃料电池电堆12的氢气进口；氢气瓶1通过减压阀2和/或电磁阀3连接至第一单向阀4；调压阀8的结构如图2所示，吸气器7的结构如图3所示。质子交换膜燃料电池电堆12的氢气出口通过气液分离器6的气体分流口分别连接至吸气器7的第一气体进口34和调压阀8的第一辅助气体进口20；吸气器7为管状，两端分别为第一气体进口34和第一气体出口35，中间设压力调控口36，并且吸气器7的管径为两端大、中间小；调压阀8包括缓冲腔室31和氢气腔室30，缓冲腔室31中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：氢气回路、空气回路与质子交换膜燃料电池电堆（12）；所述的氢气回路中，氢气瓶（1）通过第一单向阀（4）连接至质子交换膜燃料电池电堆（12）的氢气进口，质子交换膜燃料电池电堆（12）的氢气出口分别连接至吸气器（7）的第一气体进口（34）和调压阀（8）的第一辅助气体进口（20）；吸气器（7）为管状，两端分别为第一气体进口（34）和第一气体出口（35），中间设压力调控口（36），并且吸气器（7）的管径为两端大、中间小；调压阀（8）包括缓冲腔室（31）和氢气腔室（30），缓冲腔室（31）中间被第一弹性隔膜（25）分隔为上腔室（32）和下腔室（33），上腔室（32）上设置有第一辅助气体进口（20），下腔室（33）上设置有气体压力感应口（22），上腔室（32）的内部设有弹簧（24），弹簧（24）的一端连接在第一弹性隔膜（25）上，另一端连接在上腔室（32）的壁面上；下腔室（33）上分别设有第二辅助气体进口（21）和排气口（23），下腔室（33）中还设置有隔板（29），隔板（29）用于分隔第二辅助气体进口（21）和排气口（23）的连通气道，第一弹性隔膜（25）上设有连接杆（26），连接杆（26）的一端设有密封塞（27），密封塞（27）用于塞住隔板（29）上的开孔（28）；第二辅助气体进口（21）和第一气体出口（35）连接；排气口（23）通过第二单向阀（5）连接至质子交换膜燃料电池电堆（12）的氢气进口；气体压力感应口（22）连接至质子交换膜燃料电池电堆（12）的空气进口；空压机（9）连接至质子交换膜燃料电池电堆（12）的空气进口，质子交换膜燃料电池电堆（12）的空气出口连接有背压阀（13），背压阀（13）设置有第二气体进口（37）和第二气体出口（38），背压阀（13）中部设置有辅助气体进出口（39），背压阀（13）内部设置有第二弹性隔膜（53），第二弹性隔膜（53）将辅助气体进出口（39）与第二气体进口（37）和第二气体出口（38）之间的流道隔开；第二气体进口（37）和质子交换膜燃料电池电堆（12）的空气出口连接；辅助气体进出口（39）和压力调控口（36）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：氢气回路、空气回路与质子交换膜燃料电池电堆（12）；所述的氢气回路中，氢气瓶（1）通过第一单向阀（4）连接至质子交换膜燃料电池电堆（12）的氢气进口，质子交换膜燃料电池电堆（12）的氢气出口分别连接至吸气器（7）的第一气体进口（34）和调压阀（8）的第一辅助气体进口（20）；吸气器（7）为管状，两端分别为第一气体进口（34）和第一气体出口（35），中间设压力调控口（36），并且吸气器（7）的管径为两端大、中间小；调压阀（8）包括缓冲腔室（31）和氢气腔室（30），缓冲腔室（31）中间被第一弹性隔膜（25）分隔为上腔室（32）和下腔室（33），上腔室（32）上设置有第一辅助气体进口（20），下腔室（33）上设置有气体压力感应口（22），上腔室（32）的内部设有弹簧（24），弹簧（24）的一端连接在第一弹性隔膜（25）上，另一端连接在上腔室（32）的壁面上；下腔室（33）上分别设有第二辅助气体进口（21）和排气口（23），下腔室（33）中还设置有隔板（29），隔板（29）用于分隔第二辅助气体进口（21）和排气口（23）的连通气道，第一弹性隔膜（25）上设有连接杆（26），连接杆（26）的一端设有密封塞（27），密封塞（27）用于塞住隔板（29）上的开孔（28）；第二辅助气体进口（21）和第一气体出口（35）连接；排气口（23）通过第二单向阀（5）连接至质子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤银，周嵬，陈莉，王洁，胡斌，
申请(专利权)人：南京攀峰赛奥能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32