一种燃料电池氢路并联集成系统技术方案

一种燃料电池氢路并联集成系统，包括集成座体，所述集成座体一侧安装有氢气循环泵，集成座体内设有氢泵进气通道和氢泵排气通道，所述氢泵进气通道一侧与氢气循环泵的增压腔相连通，另一侧与设在集成座体内的氢循环路进口通道相连通，在氢循环路进口通道内设有分水器和排水阀；所述氢循环路进口通道还与安装在集成座体上的引射器的低压区相连通，所述低压区内设有高压喷嘴，高压喷嘴后侧为引射器导管；所述氢泵排气通道另一侧经设在集成座体内的连通管道与引射器导管的高压区相连通，连通管道内设有单向阀。安装效率高，体积小，占用空间小，传输距离短，消除了传输损耗，提高了增压效率，稳定性好，刚性强，振动小，噪音低，提升了整体性能。体性能。体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池氢路并联集成系统

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[0001]本专利技术涉及一种燃料电池氢路并联集成系统。

技术介绍
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[0002]质子交换燃料电池由于其高功率密度、零污染、低工作温度和快速启动能力，被认为是最具应用前景的车辆动力源之一。为了提升氢气利用率、规避阳极缺气和水淹等故障，燃料电池系统中普遍采用氢气循环，实现氢气循环的方式通常包括氢气循环泵和氢气引射器。相比而言：氢气循环泵成本高，国产化程度低，体积较大、不利于紧凑化，有运动部件、可靠性低，且会引入系统寄生功率、降低系统效率；氢气引射器可利用前端高压氢气实现氢气引射循环，作为机械部件，无需消耗功率，可靠性高，成本低，易于紧凑化集成，具有突出的优势。但是目前已有的氢气引射器难以在低负载区发挥作用，工作域窄的问题极大地限制了氢气引射器在燃料电池系统中应用，且现有引射器与燃料电池匹配度较差。
[0003]现在燃料电池系统氢气循环的各功能部件都是分体式单独使用的，集成化程度低，这种结构在使用时存在如下缺点：安装时需要现场进行组装，管路连接复杂，需要多套管路进行连接，操作麻烦，安装效率低；体积大，占用空间大，在一些空间小的区域不易安装使用；气体传输距离远，传输过程中会产生损耗，降低增压效率；结构稳定性差，振动大，噪音大。
[0004]另外，现在的氢气循环泵，主要包括相连接的电机壳体、轴承座和盖板，电机壳体与轴承座之间形成电机腔，轴承座和盖板之间设有叶轮，形成增压腔，电机的驱动轴带动叶轮高速旋转完成对气体的增压。其中的轴承座，主要作用一是对轴承进行支撑，二是对电机腔和增压腔进行隔离。由于增压腔内含氢混合气体压力很高，电机腔和增压腔内的压力不平衡，因此，高压的含氢混合气体会从增压腔经轴承座内的轴承处向电机腔泄漏，对轴承进行冲击，时间长了之后会将轴承的润滑脂吹散，轴承磨损易坏，造成停机维修，影响正常工作。目前虽然也有在轴承两端增加密封圈对轴承进行保护，但是电机的驱动轴每分钟高达几万转，密封圈很容易磨损失效，高压的含氢混合气体穿过密封圈还是会对轴承造成冲击，并进入电机腔内，不仅破坏轴承，而且现在的电机定子和转子防腐效果差，含氢混合气体不仅对定子和转子的外表造成氢脆氢蚀，时间久了还会渗透至定子和转子内部对铁芯和磁铁造成腐蚀，影响定子和转子的正常工作，缩短电机的使用寿命；另外，含氢混合气体一般湿度较大，在电机腔内凝结成水无法排出，容易发生联电爆炸危险，导致安全事故的发生。
[0005]综上，燃料电池氢路的上述技术问题已成为行业内亟需解决的技术难题。

技术实现思路
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[0006]本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种燃料电池氢路并联集成系统，解决了以往需要现场进行组装、管路连接复杂、操作麻烦，安装效率低的问题，解决了以往分体结构体积大、占用空间大的问题，解决了以往的分体结构传输距离远、传输过程中会产生损耗、降低增压效率的问题，解决了以往的分体结构稳定性差、振动大、噪音大的问题。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种燃料电池氢路并联集成系统，包括集成座体，所述集成座体一侧安装有氢气循环泵，集成座体内设有氢泵进气通道和氢泵排气通道，所述氢泵进气通道一侧与氢气循环泵的增压腔相连通，另一侧与设在集成座体内的氢循环路进口通道相连通，在氢循环路进口通道内设有分水器和排水阀，氢循环路进口通道连接燃料电池电堆氢路出口；所述氢循环路进口通道还与安装在集成座体上的引射器的低压区相连通，所述低压区内设有高压喷嘴，高压喷嘴前侧为氢源进口接管，氢源进口接管内设有电磁阀，氢源进口接管连接储氢罐，高压喷嘴后侧为引射器导管；所述氢泵排气通道一侧与氢气循环泵的增压腔相连通，另一侧经设在集成座体内的连通管道与引射器导管的高压区相连通，所述连通管道内设有单向阀，所述氢气循环泵、排水阀、电磁阀分别与燃料电池系统控制器相连。
[0009]所述氢气循环泵包括与集成座体相连接的轴承座，轴承座另一侧与电机壳体相连，电机壳体与轴承座之间形成电机腔，所述电机腔内设有灌封定子、防腐转子和电机轴，所述电机轴通过安装在电机壳体和轴承座上的轴承进行支撑；轴承座和集成座体之间形成增压腔，所述电机轴穿出轴承座伸至增压腔内并安装叶轮，轴承座的底部设有将电机腔和增压腔相连通的连通孔，所述连通孔用于保持电机腔和增压腔之间的压力平衡并将电机腔内的水排至增压腔；所述集成座体内设有环形流道，环形流道与氢泵进气通道和氢泵排气通道相连通。
[0010]所述灌封定子包括定子铁芯和定子线圈，在定子铁芯的两端面和定子线圈外包覆有保护层，所述保护层填充满定子线圈与电机壳体之间的空间，定子铁芯的外表面设有防腐绝缘涂层，定子铁芯的外侧圆周表面与电机壳体相接触进行散热。
[0011]所述定子铁芯包括若干片定子冲片，每片定子冲片外表面在绕线之前进行电镀或喷涂有防腐绝缘涂层；所述保护层包括灌封胶或塑料层，所述灌封胶包括导热灌封胶；所述定子线圈通过线圈骨架安装在定子铁芯上。
[0012]所述防腐转子包括安装在电机轴上的转子铁芯，转子铁芯外侧固定设有磁铁，转子铁芯和磁铁的两端面分别固定设有转子法兰，两转子法兰和磁铁的外侧固定设有保护套，所述转子法兰与电机轴之间密封固连，所述转子法兰与保护套之间密封固连。
[0013]所述保护套、转子法兰和电机轴均采用不锈钢制成，所述保护套固定安装在两转子法兰和磁铁的外侧，所述转子法兰与电机轴之间通过焊接密封固连，所述转子法兰与保护套之间通过焊接密封固连。
[0014]所述轴承座的一侧设有与叶轮形状相配合的槽腔，轴承座的两侧边沿分别安装密封圈，所述轴承座的两侧表面进行氧化处理或者防腐处理，所述轴承座的中心处通过轴承挡圈和阶梯轴对轴承进行安装固定。
[0015]所述叶轮为塑料材质，叶轮中心固定安装有金属嵌件，金属嵌件通过螺母固定安装在电机轴上；所述叶轮为圆盘形，在叶轮上沿圆周均匀设有若干个叶片。
[0016]所述叶轮采用PEEK塑料，叶轮与金属嵌件浇注一体成型相连，金属嵌件与叶轮之间设有凸台定位结构，金属嵌件的一端设有端面法兰，金属嵌件采用不锈钢制成。
[0017]所述轴承包括外圈和内圈，在外圈和内圈之间通过保持架安装有若干个滚珠，在滚珠的两侧分别设有位于外圈和内圈之间的环形密封件，所述环形密封件的外侧边缘卡装在外圈内侧表面的环形卡槽内，所述环形密封件的内侧边缘与内圈的外侧表面配合进行密
封，所述滚珠的滚道内填充有润滑脂；所述环形密封件包括环形不锈钢件，环形不锈钢件的外侧包覆有耐高温橡胶，耐高温橡胶的外侧边缘卡装在外圈内侧表面的环形卡槽内，耐高温橡胶的内侧边缘与内圈的外侧表面接触配合进行密封，所述耐高温橡胶采用氟橡胶，所述滚珠采用陶瓷球。
[0018]本专利技术采用上述方案，具有以下优点：
[0019](1)将氢气循环的各功能部件工厂预制化组装，无需现场组装，操作简便，安装效率高；体积小，占用空间小，便于在一些空间小的区域安装使用；从氢气循环泵出来的增压气体直接进入引射器，传输距离短，消除了传输损耗，大大提高了增压效率；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池氢路并联集成系统，其特征在于：包括集成座体，所述集成座体一侧安装有氢气循环泵，集成座体内设有氢泵进气通道和氢泵排气通道，所述氢泵进气通道一侧与氢气循环泵的增压腔相连通，另一侧与设在集成座体内的氢循环路进口通道相连通，在氢循环路进口通道内设有分水器和排水阀，氢循环路进口通道连接燃料电池电堆氢路出口；所述氢循环路进口通道还与安装在集成座体上的引射器的低压区相连通，所述低压区内设有高压喷嘴，高压喷嘴前侧为氢源进口接管，氢源进口接管内设有电磁阀，氢源进口接管连接储氢罐，高压喷嘴后侧为引射器导管；所述氢泵排气通道一侧与氢气循环泵的增压腔相连通，另一侧经设在集成座体内的连通管道与引射器导管的高压区相连通，所述连通管道内设有单向阀，所述氢气循环泵、排水阀、电磁阀分别与燃料电池系统控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢路并联集成系统，其特征在于：所述氢气循环泵包括与集成座体相连接的轴承座，轴承座另一侧与电机壳体相连，电机壳体与轴承座之间形成电机腔，所述电机腔内设有灌封定子、防腐转子和电机轴，所述电机轴通过安装在电机壳体和轴承座上的轴承进行支撑；轴承座和集成座体之间形成增压腔，所述电机轴穿出轴承座伸至增压腔内并安装叶轮，轴承座的底部设有将电机腔和增压腔相连通的连通孔，所述连通孔用于保持电机腔和增压腔之间的压力平衡并将电机腔内的水排至增压腔；所述集成座体内设有环形流道，环形流道与氢泵进气通道和氢泵排气通道相连通。3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀旋涡型氢气循环泵，其特征在于：所述灌封定子包括定子铁芯和定子线圈，在定子铁芯的两端面和定子线圈外包覆有保护层，所述保护层填充满定子线圈与电机壳体之间的空间，定子铁芯的外表面设有防腐绝缘涂层，定子铁芯的外侧圆周表面与电机壳体相接触进行散热。4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀旋涡型氢气循环泵，其特征在于：所述定子铁芯包括若干片定子冲片，每片定子冲片外表面在绕线之前进行电镀或喷涂有防腐绝缘涂层；所述保护层包括灌封胶或塑料层，所述灌封胶包括导热灌封胶；所述定子线圈通过线圈骨架安装在定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢子义，邢晓明，
申请(专利权)人：烟台东德实业有限公司，
类型：发明
国别省市：