一种燃料电池系统和利用电堆废气的排氢吹扫系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池系统和利用电堆废气的排氢吹扫系统。其燃料电池系统主要包括电堆、去湿‑増湿装置、电堆空气引入气路、电堆废气排放气路、吹扫气引入气路、吹扫通道和吹扫气排放气路，以及串联在气路中的气水分离器和尾排放管等器件。利用电堆废气排放气路中的去湿装置干燥电堆废气，并将干燥后的废气通过吹扫气引入气路以及吹扫通道，吹扫壳体内聚集的氢气，再由吹扫气排放气路将气体排放至外界，从而降低壳体内聚集氢气的浓度，确保系统的安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统和利用电堆废气的排氢吹扫系统
本技术涉及一种燃料电池系统和利用电堆废气的排氢吹扫系统。
技术介绍
随着经济与人口的快速发展，石油的过度使用导致了环境污染、全球变暖及不可再生能源匮乏等问题，为了摆脱对传统能源的过度依赖，新能源得到了快速发展。燃料电池(PEMFC)作为一种高效、清洁的能源转换装置，非常适合作为汽车及客车的动力源。由于燃料电池材料的特性，在系统运行时，氢气一般均会外漏，此时要求系统必须能够通风以达到降低堆内氢气浓度的水平，但是目前较多的燃料电池系统以成组风扇的模式对燃料电堆进行吹排气，导致燃料电池系统的防尘防水存在问题，难以适应工程化应用，目前也有部分系统集成商采用空压机分流的方式进行吹排气，会导致较多的空气流量被分流，特别在空压机转速较高时对能耗影响巨大。授权公告号为CN202585635U的中国技术专利文件公开了一种封闭式燃料电池系统的通风装置，其具体结构如图1所示。燃料电池电堆13包裹在燃料电池模块封装4内。燃料电池电堆13的进出气结构为：通过燃料电池电堆空气进气管5接收空气，并通过燃料电池电堆空气出气管6排放废气。燃料电池系统中的加湿器7的作用为：燃料电池电堆空气进气管5中的空气为经过加湿器7加湿后的气体，同时，加湿器7能够留存燃料电池电堆空气出气管6排放的废气中的一部分水份，留存的水份用于增加加湿器的増湿能力。燃料电池电堆的氢气吹扫结构为：通过与燃料电池模块封装连接的支路8吹扫氢气，并通过出气收集管1、2、3吹扫排放吹扫气体。与燃料电池模块封装连接的支路8中的吹扫气体为空压机11送向燃料电池堆空气的一部分。吹扫气体在燃料电池模块封装中，经过防暴风扇加速，吹扫后经过通风出气收集管1、2、3排出，与被留存一部分水份后的废气一起，经过燃料电池空气尾排管18排向消音器10，最终排向外界。上述装置虽然能够实现对电堆泄漏氢气的吹扫功能，但是与燃料电池模块封装连接的支路8是从空压机11吹向燃料电池堆13的空气中分流的一部分，当燃料电池电堆13的空气需求增加时，由于空压机11在满足燃料电池电堆13的空气需求的同时，也需要吹扫燃料电池模块封装4中聚集的氢气，因此，空压机11负荷增大，耗能增多。同时，燃料电池模块封装4中的防暴风扇，会提高燃料电池系统的结构复杂度，降低了系统的防尘防水等级。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种燃料电池系统和利用电堆废气的排氢吹扫系统，用以解决燃料电池使用中，因电堆氢气泄漏而导致的氢气聚集，进而降低系统安全性。本技术的燃料电池系统采用如下的技术方案：一种燃料电池系统，包括：电堆，用于通过化学反应产生电能；吹扫通道，用于吹扫电堆泄漏的氢气；壳体，用于包裹所述电堆和所述吹扫通道；电堆废气排放气路，用于排出所述电堆经化学反应后的废气，其进气端与所述电堆相连；去湿-増湿装置，其包括去湿装置和増湿装置；所述去湿装置用于吸收所述电堆的废气的水份，其串接在所述电堆废气排放气路上；所述増湿装置用于増加进入所述电堆的空气的水份，其用于増湿的全部或部分水份来自于所述去湿装置；尾气排放管，用于将系统废气排放至外界环境；所述电堆废气排放气路包括去湿后气路，去湿后气路位于所述去湿装置的下游；所述燃料电池系统还包括吹扫气引入气路，其进气端与所述去湿后气路相连，其出气端与所述吹扫通道进口相连；所述燃料电池系统还包括吹扫气排放气路，其进气端与所述吹扫通道出口相连，其出气端与所述尾排放管相连，所述尾排放管作为所述吹扫气排放气路末端，将吹扫过的气体排放至外界环境。有益效果为，本技术提供一种燃料电池系统，利用经过电堆废气排放气路中的去湿装置干燥的电堆废气，并将干燥后的废气通过吹扫气引入气路以及吹扫通道，吹扫壳体内聚集的氢气，从而降低壳体内聚集氢气的浓度，确保系统的安全运行。进一步的，燃料电池系统还包括气水分离器，所述气水分离器具有进气口、排气口和排水口，所述气水分离器进气口连接所述去湿后气路，所述气水分离器排气口作为去湿后气路的末端连接所述吹扫气引入气路，所述气水分离器的排水口用于排放分离出的水份。有益效果为，通过气水分离器对经过去湿装置的废气进一步干燥，保证由吹扫气引入气路进入吹扫通道的气体充分干燥，不将水份引入壳体。同时，由于没有使用排风扇组等装置，一定程度降低了系统结构复杂程度，提高了系统的防尘防水等级。进一步的，所述气水分离器的排水口与尾排放管通过水路管道连接，用于将水份排放至外界环境。进一步的，所述去湿-増湿装置包括一个水容器，用于暂存水；所述气水分离器的排水口与所述去湿-増湿装置的水容器相连，用于增强其増湿能力。有益效果为，气水分离器分离出的水份可以得到再次利用，进一步增强去湿-増湿装置的増湿能力。本技术的利用电堆废气的排氢吹扫系统采用如下技术方案：利用电堆废气的排氢吹扫系统包括：电堆废气排放气路，用于排出燃料电池系统中电堆产生的废气，进气端用于与燃料电池系统的电堆相连，且穿过燃料电池系统的去湿-増湿装置；吹扫通道，用于吹扫燃料电池系统种电堆泄漏的氢气，设置于燃料电池系统的壳体内；去湿装置，串联在所述电堆废气排放气路上，去湿装置用于吸收所述电堆废气的水份，并用于向去湿-増湿装置中的増湿装置提供水份；尾排放管，用于将系统废气排放至外界；所述电堆废气排放气路包括去湿后气路，去湿后气路位于所述去湿装置的下游；所述燃料电池系统还包括吹扫气引入气路，其进气端与所述气水分离器排气口相连，其出气端与所述吹扫通道进口相连，用于向所述吹扫通道输送气体；所述燃料电池系统还包括吹扫气排放气路，其进气端与所述吹扫通道出口相连，其出气端与所述尾排放管相连，所述尾排放管作为所述吹扫气排放气路末端，将吹扫过的气体排放至外界环境。有益效果为，本技术提供一种利用电堆废气的排氢吹扫系统，使电堆废气经过电堆废气排放气路中的去湿装置的干燥，从而通过吹扫气引入气路以及吹扫通道，吹扫壳体内聚集的氢气，降低壳体内聚集氢气的浓度水平，从而确保系统的安全运行。进一步的，利用电堆废气的排氢吹扫系统还包括气水分离器，所述气水分离器具有进气口、排气口和排水口，所述气水分离器进气口连接所述去湿后气路，所述气水分离器排气口作为去湿后气路的末端连接所述吹扫气引入气路，所述气水分离器的排水口用于排放分离出的水份。有益效果为，通过气水分离器对经过去湿装置的废气进一步干燥，保证由吹扫气引入气路进入吹扫通道的气体充分干燥，不将水份引入壳体。同时，由于没有使用排风扇组等装置，一定程度降低了系统结构复杂程度，提高了系统的防尘防水等级。进一步的，所述气水分离器的排水口与尾排放管通过水路管道连接，用于将水份排放至外界环境。进一步的，燃料电池系统的去湿-増湿装置包括一个水容器，用于暂存水；所述气水分离器的排水口与燃料电池系统的去湿-増湿装置的水容器相连，用于增强其増湿能力。有益效果为，气水分离器分离出的水份可以得到再次利用，进一步增强去湿-増湿装置的増湿能力。附图说明图1为现有技术中封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，包括：/n电堆，用于通过化学反应产生电能；/n吹扫通道，用于吹扫电堆泄漏的氢气；/n壳体，用于包裹所述电堆和所述吹扫通道；/n电堆废气排放气路，用于排出所述电堆经化学反应后的废气，其进气端与所述电堆相连；/n去湿-増湿装置，其包括去湿装置和増湿装置；所述去湿装置用于吸收所述电堆的废气的水份，其串接在所述电堆废气排放气路上；所述増湿装置用于増加进入所述电堆的空气的水份，其用于増湿的全部或部分水份来自于所述去湿装置；/n尾排放管，用于将系统废气排放至外界环境；/n其特征在于，/n所述电堆废气排放气路包括去湿后气路，去湿后气路位于所述去湿装置的下游；/n所述燃料电池系统还包括吹扫气引入气路，其进气端与所述去湿后气路相连，其出气端与所述吹扫通道进口相连；/n所述燃料电池系统还包括吹扫气排放气路，其进气端与所述吹扫通道出口相连，其出气端与所述尾排放管相连，所述尾排放管作为所述吹扫气排放气路末端，将吹扫过的气体排放至外界环境。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括：
电堆，用于通过化学反应产生电能；
吹扫通道，用于吹扫电堆泄漏的氢气；
壳体，用于包裹所述电堆和所述吹扫通道；
电堆废气排放气路，用于排出所述电堆经化学反应后的废气，其进气端与所述电堆相连；
去湿-増湿装置，其包括去湿装置和増湿装置；所述去湿装置用于吸收所述电堆的废气的水份，其串接在所述电堆废气排放气路上；所述増湿装置用于増加进入所述电堆的空气的水份，其用于増湿的全部或部分水份来自于所述去湿装置；
尾排放管，用于将系统废气排放至外界环境；
其特征在于，
所述电堆废气排放气路包括去湿后气路，去湿后气路位于所述去湿装置的下游；
所述燃料电池系统还包括吹扫气引入气路，其进气端与所述去湿后气路相连，其出气端与所述吹扫通道进口相连；
所述燃料电池系统还包括吹扫气排放气路，其进气端与所述吹扫通道出口相连，其出气端与所述尾排放管相连，所述尾排放管作为所述吹扫气排放气路末端，将吹扫过的气体排放至外界环境。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括气水分离器，所述气水分离器具有进气口、排气口和排水口，所述气水分离器进气口连接所述去湿后气路，所述气水分离器排气口作为去湿后气路的末端连接所述吹扫气引入气路，所述气水分离器的排水口用于排放分离出的水份。


3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述气水分离器的排水口与尾排放管通过水路管道连接，用于将水份排放至外界环境。


4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述去湿-増湿装置包括一个水容器，用于暂存水；所述气水分离器的排水口与所述去湿-増湿装置的水容器相连，用于增强其増湿能力。

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉鹏，赵琨，张龙海，蒋尚峰，余阳阳，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41