一种燃料电池发动机空气供给系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池发动机空气供给系统，包括：燃料电池电堆；供气主路，其一端与所述燃料电池电堆的阴极入口连接，另一端与外部环境连通，所述供气主路上设置有压气机；排气主路，其一端与所述燃料电池电堆的阴极出口连接，另一端与外部环境连通，所述排气主路上设置有涡轮机；供气旁通支路，其一端与所述供气主路连接且连接点位于所述压气机之后，另一端与所述排气主路连接且连接点位于所述涡轮机之前，所述供气旁通支路上设有旁通阀；驱动电机，所述驱动电机的输出轴的一端与所述压气机连接，所述驱动电机的输出轴的另一端与所述涡轮机连接。本发明专利技术燃料电池发动机空气供给系统能回收燃料电池排气能量，同时避免压气机发生喘振。发生喘振。发生喘振。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机空气供给系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池发动机空气供给系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是利用氢气和氧气发生电化学反应，将化学能转化为电能的能量转化装置。由于燃料电池具有高效率、无污染的特点，因此被广泛的应用于汽车领域，作为汽车的发动机。
[0003]为了使燃料电池高效、可靠的工作，需要为燃料电池阴极提供足够的空气，并且还要满足温度、湿度、压力的要求，因此需要设置空气供给系统来为燃料电池提供空气。空压机作为空气供给系统的重要部件，能为燃料电池提供足够的空气流量和压力，同时也是空气供给系统中耗能最大的部件。随着燃料电池的功率越来越大，对空压机的压比和流量要求也越来越大，空压机的耗能也越来越高。另外，空压机一般采用离心式空压机，但离心式空压机在低负荷工况时会发生喘振，因为燃料电池电堆进入低负荷工况时需要的空气流量降低，容易导致压气机发生喘振，进而损坏压气机，影响空气供给系统的工作稳定性。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种燃料电池发动机空气供给系统，本专利技术的燃料电池发动机空气供给系统能回收燃料电池排气能量，降低空压机能耗，同时避免压气机发生喘振。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种燃料电池发动机空气供给系统，包括：
[0007]燃料电池电堆；
[0008]供气主路，其一端与所述燃料电池电堆的阴极入口连接，另一端与外部环境连通，所述供气主路上设置有压气机；
[0009]排气主路，其一端与所述燃料电池电堆的阴极出口连接，另一端与外部环境连通，所述排气主路上设置有涡轮机；
[0010]供气旁通支路，其一端与所述供气主路连接且连接点位于所述压气机之后，另一端与所述排气主路连接且连接点位于所述涡轮机之前，所述供气旁通支路上设置有空气旁通阀；
[0011]驱动电机，所述驱动电机的输出轴的一端与所述压气机连接，所述驱动电机的输出轴的另一端与所述涡轮机连接。
[0012]可选的，所述排气主路上设置有背压阀，以通过调节所述背压阀来调节所述燃料电池电堆的阴极压力。
[0013]可选的，所述的燃料电池发动机空气供给系统还包括涡轮机旁通支路，所述涡轮机旁通支路的两端分别连接至所述涡轮机的前后两端，所述涡轮机旁通支路上设置有涡轮机旁通阀。
[0014]可选的，所述的燃料电池发动机空气供给系统还包括气液分离器，所述气液分离器设于所述排气主路上并设于所述背压阀与所述涡轮机之间。
[0015]可选的，所述供气主路上位于所述压气机与所述燃料电池电堆之间处设置有中冷器。
[0016]可选的，所述供气旁通支路与所述供气主路连接的一端设于所述压气机与所述中冷器之间，所述供气旁通支路与所述排气主路连接的一端设于所述气液分离器与所述涡轮机之间。
[0017]可选的，所述的燃料电池发动机空气供给系统还包括加湿器以及加湿器旁通支路；
[0018]所述加湿器设于所述供气主路和所述排气主路上，以使所述排气主路中流经所述加湿器的气体能对所述供气主路上流经所述加湿器的气体进行加湿；
[0019]所述加湿器旁通支路上设置有加湿器旁通阀，所述加湿器旁通支路用于调节所述供气主路上经过所述加湿器的气量，或调节所述排气主路上经过所述加湿器的气量。
[0020]可选的，所述燃料电池电堆的所述阴极入口前端设置有进气停机阀；
[0021]所述燃料电池电堆的所述阴极出口前端设置有排气停机阀。
[0022]可选的，所述供气主路上位于所述压气机的前端设置有空气过滤器。
[0023]可选的，所述气液分离器的出液口依次连接有蓄水箱和排水阀。
[0024]本专利技术的有益之处在于：在供气主路上设置了供气旁通支路，供气旁通支路连接至排气主路上，且供气旁通支路上设置有空气旁通阀，当燃料电池电堆进入低负荷工况时，空气旁通阀开启，将部分空气从供气主路旁通掉，从而保障压气机的流量大于喘振极限，同时保障燃料电池电堆所需的空气流量；排气主路设置有涡轮机，能够回收燃料电池排气能量，同时供气旁通支路旁通掉的空气可以对涡轮机做功，使得涡轮机回收压气机因防止喘振而额外消耗的部分能量，从而降低驱动电机的能耗。
附图说明
[0025]图1是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第一实施例的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第二实施例的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第三实施例的结构示意图；
[0028]图4是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第四实施例的结构示意图；
[0029]图5是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第五实施例的结构示意图；
[0030]图6是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第六实施例的结构示意图；
[0031]图7是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第七实施例的结构示意图。
[0032]图中：
[0033]101、燃料电池电堆；102、驱动电机；103、加湿器；104、加湿器旁通阀；
[0034]110、供气主路；111、压气机；112、进气停机阀；113、空气过滤器；114、中冷器；
[0035]120、供气旁通支路；121、空气旁通阀；
[0036]210、排气主路；211、涡轮机；212、背压阀；213、气液分离器；214、节流孔；215、蓄水箱；216、排水阀；217、排气停机阀；
[0037]220、涡轮机旁通支路；221、涡轮机旁通阀。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0039]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0040]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0041]本专利技术提供了一种燃料电池发动机空气供给系统，图1是本专利技术中燃料电池发动机空气供给系统第一实施例的结构示意图，如图1所示，燃料电池发动机空气供给系统包括燃料电池电堆101、供气主路110、排气主路210、供气旁通支路120以及驱动电机102。
[0042]供气主路110的一端与燃料电池电堆101的阴极入口连接，供气主路110另一端与外部环境连通，使得供气主路110能为燃料电池电堆101的阴极供气。供气主路110上设置有压气机111，压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机空气供给系统，其特征在于，包括：燃料电池电堆(101)；供气主路(110)，其一端与所述燃料电池电堆(101)的阴极入口连接，另一端与外部环境连通，所述供气主路(110)上设置有压气机(111)；排气主路(210)，其一端与所述燃料电池电堆(101)的阴极出口连接，另一端与外部环境连通，所述排气主路(210)上设置有涡轮机(211)；供气旁通支路(120)，其一端与所述供气主路(110)连接且连接点位于所述压气机(111)之后，另一端与所述排气主路(210)连接且连接点位于所述涡轮机(211)之前，所述供气旁通支路(120)上设置有空气旁通阀(121)；驱动电机(102)，所述驱动电机(102)的输出轴的一端与所述压气机(111)连接，所述驱动电机(102)的输出轴的另一端与所述涡轮机(211)连接。2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机空气供给系统，其特征在于，所述排气主路(210)上设置有背压阀(212)，以通过调节所述背压阀(212)来调节所述燃料电池电堆(101)的阴极压力。3.根据权利要求2所述的燃料电池发动机空气供给系统，其特征在于，所述燃料电池发动机空气供给系统还包括涡轮机旁通支路(220)，所述涡轮机旁通支路(220)的两端分别连接至所述涡轮机(211)的前后两端，所述涡轮机旁通支路(220)上设置有涡轮机旁通阀(221)。4.根据权利要求2所述的燃料电池发动机空气供给系统，其特征在于，还包括气液分离器(213)，所述气液分离器(213)设于所述排气主路(210)上并设于所述背压阀(212)与所述涡轮机(211)之间。5.根据权利要求4所述的燃料电池发动机空气供给系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：包宁，史艳彬，李强，皮文列，侯福建，张正兴，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：