空压机冷却单元、带能量回收的空压机及氢燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种空压机冷却单元、带能量回收的空压机及氢燃料电池系统，属于燃料电池技术领域，空压机冷却单元包括：透平端组件，具有彼此连通的废气进气通道和废气排气通道；以及电机壳体，具有一端与废气排气通道连通、另一端与外部连通的废气风冷通道，且废气风冷通道、废气进气通道和废气排气通道均与电机壳体的内部空间彼此隔绝。一方面，电堆废气经由电机壳体的废气风冷通道再外排，能够对电机壳体的内部空间进行降温冷却，实现了资源的回收利用；另一方面，废气风冷通道、废气进气通道和废气排气通道均与电机壳体的内部空间隔绝，使得电堆废气不排入电机壳体的内部空间中，避免发生由于夹杂水蒸气而存在积水或短路风险的情况。风险的情况。风险的情况。

【技术实现步骤摘要】
空压机冷却单元、带能量回收的空压机及氢燃料电池系统


[0001]本技术属于燃料电池
，更具体地说，是涉及一种空压机冷却单元、带能量回收的空压机及氢燃料电池系统。

技术介绍

[0002]氢燃料电池以氢气和空气(空气中的氧气)为燃料，发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水，兼备无污染、适用范围广、效率高等特点。研究表明，高压、大流量的空气供应对提高氢燃料电池的发电功率具有明显的提升作用。为此，在空气进入氢燃料电池之前，需要通过空压机(全称为空气压缩机)对空气进行增压。
[0003]空压机的驱动力一般可以通过直驱电机提供，电堆反应后的带有热能和动能的气体通常直接外排大气，容易造成能量的浪费，为此，利用能量回收的思路，在空压机内设置涡轮，构成具有能量回收功能的透平端，能够将电堆反应后的外排气体进行回收利用，降低整体功耗。
[0004]经过电堆反应后的外排气体经过空压机的透平端之后，所产生的废气一般直接外排至空气中或直接通过相关气孔排入电机壳体内进行内部冷却，但是，直接外排的废气没有充分利用废气的低温资源，排入电机壳体内的废气含有水蒸气而使得电机壳体内部存在积水或短路风险。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种空压机冷却单元、带能量回收的空压机及氢燃料电池系统，旨在解决在带有能量回收的空压机中，直接外排的废气没有充分利用废气的低温资源，排入电机壳体内的废气含有水蒸气而使得电机壳体内部存在积水或短路风险的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]在第一方面，本技术提供一种空压机冷却单元，包括：透平端组件，具有彼此连通的废气进气通道和废气排气通道；以及电机壳体，具有一端与所述废气排气通道连通、另一端与外部连通的废气风冷通道，且所述废气风冷通道、所述废气进气通道和所述废气排气通道均与所述电机壳体的内部空间彼此隔绝。
[0008]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述透平端组件包括：透平壳体，与所述电机壳体的轴向一端面连接，且开设有所述废气进气通道；透平涡轮，设于所述透平壳体内；以及透平安装座，与所述透平涡轮同轴设置，且连接于所述电机壳体的轴向一端面，所述透平安装座与所述透平壳体之间的间隙构成所述废气排气通道；其中，所述废气进气通道和所述废气排气通道通过所述透平涡轮实现连通关系。
[0009]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述透平安装座包括：密封座，与所述透平涡轮相邻且同轴设置，所述密封座与所述透平壳体之间的间隙构成第一废气排气子通道；以及轴承座，与所述密封座相邻且同轴设置，且连接于所述电机壳体的轴向一端面，所
述轴承座开设有与所述废气风冷通道连通的第二废气排气子通道，所述第二废气排气子通道和所述第一废气排气子通道共同构成所述废气排气通道。
[0010]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述轴承座与所述电机壳体为一体式结构或分体式结构。
[0011]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述轴承座与所述电机壳体为分体式结构，所述轴承座面向所述电机壳体的端面呈第一阶梯状，所述电机壳体面向所述轴承座的端面也对应地呈与所述第一阶梯状相适配的第二阶梯状。
[0012]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述电机壳体在所述废气风冷通道内设有多个间隔设置的散热翅片。
[0013]本技术提供的空压机冷却单元至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本技术提供的空压机冷却单元，透平端组件具有彼此连通的废气进气通道和废气排气通道，电机壳体具有与废气排气通道连通的废气风冷通道，一方面，电堆废气经由电机壳体的废气风冷通道再外排，能够对电机壳体的内部空间进行降温冷却，实现了资源的回收利用；另一方面，废气风冷通道、废气进气通道和废气排气通道均与电机壳体的内部空间隔绝，使得电堆废气不排入电机壳体的内部空间中，避免发生由于夹杂水蒸气而存在积水或短路风险的情况。
[0014]在第二方面，本技术还提供一种带能量回收的空压机，包括：如上任一实施例所述的空压机冷却单元；压端叶轮组件，与所述电机壳体、所述透平端组件配合；以及驱动电机，设于所述电机壳体的内部空间，且与所述压端叶轮组件和所述透平端组件同轴设置。
[0015]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述废气风冷通道覆盖所述驱动电机在所述电机壳体的轴向范围。
[0016]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述压端叶轮组件包括：一级叶轮组件，设于所述电机壳体背离所述透平端组件的一侧；以及二级叶轮组件，设于所述透平端组件背离所述电机壳体的一侧。
[0017]本技术提供的带能量回收的空压机采用如上任一实施例所述的空压机冷却单元，二者技术效果相同，在此不再赘述。
[0018]在第三方面，本技术还提供一种氢燃料电池系统，包括如上任一实施例所述的带能量回收的空压机。
[0019]本技术提供的氢燃料电池系统采用如上任一实施例所述的带能量回收的空压机，二者技术效果相同，在此不再赘述。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本技术一实施例空压机冷却单元的剖视示意图；
[0022]图2为图1所示结构A的局部放大示意图；
[0023]图3为本技术另一实施例空压机冷却单元的剖视示意图；
[0024]图4为本技术一实施例带能量回收的空压机的剖视示意图；
[0025]图5为本技术一实施例氢燃料电池系统的示意图。
[0026]图中：
[0027]1、空压机冷却单元 100、透平端组件
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110、废气进气通道
[0028]120、废气排气通道 121、第一废气排气子通道 122、第二废气排气子通道
[0029]130、透平壳体
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140、透平涡轮
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150、透平安装座
[0030]151、密封座
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152、轴承座
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200、电机壳体
[0031]210、废气风冷通道 220、内部空间
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230、散热翅片
[0032]2、空压机
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300、一级叶轮组件
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400、二级叶轮组件
[0033]410、二级壳体
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500、驱动电机
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600、内部风冷通道
[0034]3、氢燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空压机冷却单元，其特征在于，包括：透平端组件，具有彼此连通的废气进气通道和废气排气通道；以及电机壳体，具有一端与所述废气排气通道连通、另一端与外部连通的废气风冷通道，且所述废气风冷通道、所述废气进气通道和所述废气排气通道均与所述电机壳体的内部空间彼此隔绝。2.如权利要求1所述的空压机冷却单元，其特征在于，所述透平端组件包括：透平壳体，与所述电机壳体的轴向一端面连接，且开设有所述废气进气通道；透平涡轮，设于所述透平壳体内；以及透平安装座，与所述透平涡轮同轴设置，且连接于所述电机壳体的轴向一端面，所述透平安装座与所述透平壳体之间的间隙构成所述废气排气通道；其中，所述废气进气通道和所述废气排气通道通过所述透平涡轮实现连通关系。3.如权利要求2所述的空压机冷却单元，其特征在于，所述透平安装座包括：密封座，与所述透平涡轮相邻且同轴设置，所述密封座与所述透平壳体之间的间隙构成第一废气排气子通道；以及轴承座，与所述密封座相邻且同轴设置，且连接于所述电机壳体的轴向一端面，所述轴承座开设有与所述废气风冷通道连通的第二废气排气子通道，所述第二废气排气子通道和所述第一废气排气子通道共同构成所述废气排气通道。4.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红，刘进龙，郭威炯，
申请(专利权)人：河北金士顿科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：