本发明专利技术涉及一种并联双堆燃料电池系统，其具有包括第一燃料电池堆和第二燃料电池堆的阳极再循环。第一和第二燃料电池堆中的每一个都包括一个连接到阳极出口单元的气体出口管线。该阳极出口单元用于从系统中排出湿的Ｈ↓［２］／Ｎ↓［２］气体混合物。在阳极出口单元和通向第一和第二燃料电池堆的气体入口管线之间提供第二水分离器，以在再循环泵之前增加水滴的移除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃料电池系统，具体来说，本专利技术涉及一种双堆燃料电池 系统以及并联双堆燃料电池系统的阳极兩盾环。技术背景燃料电 M常被视为已知能源技术的替代B^。 PEM (质子^l奂膜)燃料电 池，通常被称为PEM燃料电池，产生低排放，工作高效率。基本来说，燃料电 池将化学能转化为电能。更具体来说，现在〗OT的燃料电池包括一个阴极区和 一个阳极区。该阳极和阴极被固体聚合物电解质膜相隔。燃料电池堆通过氢气 和氧气之间发生的电化学反应来发电。特别的，富氢气体被提供到燃料电池的 阳极侧。含氧的氧化剂(通常是大气中的氧气)被提供到燃料电池的阴极。阳 极侧的氢气分子按照下述反应式反应H2—2 ET+2 e.。该反应的结果是生成 带正电的氢离子。电子脱离电极。该^离子衝bt电解质被传导至阴极。在阴极 该tf离子与大气中的氧气02和电子e—按照以下反应式反应生成水 0.5 02+2 if+2 "H20。对于所有获得的技术，目前的燃料电池组件还受限于阳极侧液态水的累积。阳极侧的液态水能够导致阴极催化齐啲劣化，由此降低电池堆的电压进而縮短 电池堆的寿命。
技术实现思路
根据本专利技术，舰提供一个系统舰至(旌已知燃料电池布置上的改进，该系统育,增加堆叠体流道内的阳极流M度。本专利技术的系统包括一个并联双堆系统，其包括第一燃料电池堆和第二燃料 电池堆。第一和第二燃料电池堆均包括连接到阳极出口单元的气体管线。该阳极出口单元用于从系统中排出湿的H2/N2气体混合物。在阳极出口单元和到第一和第二燃料电池堆的返回管线之间可以提供第二水分离器，使得到再循环泵之 前增加水滴的移除。可选择的，在返回管线上可以设置可调节的孔以平衡到双M实现根据本专利技术的阳极兩盾环，极板流道中的气I^荒M度足以将任 何液态水珠吹出流道到系统的出口。本专利技术包括需要用来提供氢气气体的元件，以控制^^态水，控制、液流的 显度，以及控制ii/Ji叠体的液流复合物。来自堆叠体的返回气体进入具有水分离器、排放阀、清除阀和泄水阀一体 化单元的阳极出口单元。如果需要，排放阀会打开以从阳极循环中排出湿的H2/N2气体混合物。只要干燥气体浓度达到50%到90%的压和50%到10%的 N2，该排放阀就会打开。该浓度可以通过模型或传感 定。只要ZK在阳极出 口单元累积到触发内在的水位开关的程度，泄水阀就会打开。在关闭时，期望 地是打开清除阀以排除系统内的压力。更期望地是使气体混合物iSA分离器以 进一步移除水分。然后该气体m泵的入口。期望地是向泵中注入H2流以冷却发动机，并禾口 气体流混合。该气tt泵中被压縮。并且，在不脱离本专利技术范围的情况下，该 泵育滩被其他可替代的方式冷却，比如空气或液体。氢气被注入到混合/加热交换器中，在其中氢气和压縮气体混合并被泵A^ 过混合/加热効奂器中的堆叠体冷却齐杯路加热到电池堆的出口温度。该气体然后被分到两支管线中，供应到每一个第一和第二it料电池堆。期 望地是第一和第二燃料电池堆的路径具有类似的压降。并且，可调节的孔或线 性压降元件可以被安装至晦一个管线中以在该模i央初始运行期间基于堆叠体性 育纵而允许流量达到平衡。该气体然后流入堆叠体，与阴极和^4卩剂流相逆流;在堆叠体中H2被消耗， N2从组合电极组件的阴极侧穿M过。水蒸汽也从该组合电极组件的阴极侧移 出。当结合附图和附带的权利要求，看过优选实施方式的详细描述后，本专利技术 的其他优势禾啭点会变的显而易见。 附图说明从以下结合下列附图的优选实施方式的详细描述中，本专利技术的以上的，以 及其他的优点对本领域技术人员会变得显而易见图1是根据本专利技术实施方式的并联双堆燃料电池系统的示意图。 专利技术详述以下详述和附图描述并示出了本专利技术各种示例性的实施方式。该叙述和附图是为了让本领域技术人员能够制造和使用本专利技术，并不意在以樹可方式限制 本专利技术的范围。关于公开的方法，提供的步骤实际上是示例性的，因此，这些 步骤的顺序不是必须或关键的。参见图1，示出了一个带有阳极兩盾环回路的并联双堆燃料电池系统，该 系统总标为10。系统10包括第一燃料电池堆12禾口第二燃料电池堆14。提供一系列气体管线以4吏得气流MM本专利技术的再f盾环系统。将这些气体管线绝热以纟敏令凝最小化。提供一共同的气体入口管线16，将千燥的气体引入第 一燃料电池堆12和第二燃料电池堆14的阴极侧。管线16被分为第一堆叠体入 口管线18和第二堆叠体入口管线20。第一可调节孔22被，在第一堆叠体入 口管线18上，而第二可调节 L 24被设置在第二堆叠体入口管线20上。如果需 要的话，可调节孔22、 24用来自动调节气流以优化系统10的运行。提供第一气体出口管线26和第二气体出口管线28以将来自第一燃料电池 堆12阳极侧和第二燃料电池堆14阳极侧的返回气体分别输送至,极出口单元 30。该阳极出口单元30用作水分离器以从第一燃料电池堆12和第二燃料电池 堆14的阳极侧生成的气体混合物中分离出液态H20。该阳极出口单元30包括 排放阀32，清除阀34和泄水阀36。排放阀32用于排放在阳极出口单元30中的湿的H2/N2气体以降低在再循环回路中N2的浓度。只要干燥气体浓度达到一个瞎定的H2对N2的比例，排放阀32就会打开。80%112和20%]^的比例能够获得最好的结果，尽管气体的范 围可以在50 %到90 %的H2和50 %到10 %N2之间。清除阀34可以打开以排除系统10的压力。这会在系统10启动和关闭时发生。泄水阀36用于从阳极出口单元30中排放液态水。只要累积的7JC体积达到 了一个雌的程度，泄水阀36就会打开排出液态水。在到第一燃料电池堆12禾口第二燃料电池堆14的阳极侧的路上，从由阳极 出口单元30中排出的除湿后气体中可能还应去除额外的水分。因此，第二水分 离器38可以被安装在系统10中。阳极出口压力传感器40被设置在阳极出口单 元30和分离器38之间的管线42上，以检测阳极出口单元30排放气体的压力 并做出反应。穿过分离器38出来的气体Mil输送管线64被输送到泵62中。大气压力的H2气fflil^接到压力控制器/注入器68的H2泵注入管线66被注入到泵62中。 被注入的H2扮演鹏角色。第一，被注入的H2与舰的气流混合。第二被 注入的H2提供7賴卩剂以7賴卩泵62的发动机。可选择的，如果发动机以不同的 方式冷却，该H2可以被注入到泵的下游。泵62压縮该混合气体。泵差式压力传感器70连接到H2泵注入管线64和泵出口管线72。该压差 传感器70感测m到泵62的气体和泵62排出气体之间的压力差并做出反应。被泵62压縮的混^t体ail泵输出管72输送到混合器/热交换器74中。 itA的压縮气体与被从压力控制^l/注入器76、 78 M31注入管线80注入到、混合 器/热交换器74的额外的H2混合。该iSA的压縮气体和注入H2的混合物在混合 器/热交换器74中被加热到约6(TC到8(TC之间，该^^是第"^燃料电池堆12 禾口第二燃料电池堆14的大约运行^g。在一个可选择的实施方式中，如果混合 气流比需要的更热，该热交换器育滩用于将气流7令却到需要的运fi^显度。加热且混合的气体M:连接至哄同气体入口管线16的管线82而从混合徵 热^J奂器74本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括阳极再循环系统的并联双堆燃料电池，该并联双堆燃料电池包括： 第一燃料电池堆； 第二燃料电池堆； 阳极出口单元； 与所述阳极出口单元和所述第一和第二燃料电池堆中的每一个相连的气体入口管线；以及 与所述第一和第二燃料电池堆中的每一个以及与所述阳极出口单元相连的气体返回装置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：DR萨瓦奇，JP萨尔瓦夺，JR谢恩科夫斯基，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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