一种阳极防凝露燃料电池系统以及车辆技术方案

本发明专利技术涉及新能源技术领域，具体涉及一种阳极防凝露燃料电池系统以及车辆；所述系统包括氢气瓶、电堆和循环泵，所述氢气瓶和循环泵通过混合接口与电堆的氢侧入口连通；所述系统还包括加热装置，所述加热装置包括导热本体和加热件，所述导热本体上开设有供介质流通的通道，所述通道的一端为气体入口并与混合接口连通，另一端为气体出口与氢侧入口连通；所述加热件加热通道内的介质；本发明专利技术通过加热装置，能够实现对通过通道的介质对流换热，使得介质内的冷凝水蒸发，能够有效防止液态水进入电堆；且加热装置结构简单，与系统管路连接的气体流通通道，气体流动顺畅，没有复杂部件，布置紧凑，能够灵活布置。能够灵活布置。能够灵活布置。

【技术实现步骤摘要】
一种阳极防凝露燃料电池系统以及车辆


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种阳极防凝露燃料电池系统以及车辆。

技术介绍

[0002]现有的燃料电池系统中，为提高燃料电池系统性能，提高氢气利用率、改善系统水平衡，燃料电池系统中均采用阳极回流系统，即燃料电池阳极氢气反应气体过量供给电堆，电堆电化学反应消耗部分氢气，剩余氢气连同反应生成物混合排出电堆，出堆混合物经由驱动装置(氢循环泵或引射器)驱动回流，在电堆阳极入口之前与新供给的氢气混合，重新进入电堆。
[0003]燃料电池阳极出堆混合物中主要为氢气、氮气、水蒸气及液态水，为去除燃料电池氢气侧电堆出堆混合物中的所含的液态水滴，电堆氢气出口均设有气液分离结构或装置，该装置又称“分水器”。即使电堆氢气侧出口气液分离结构或装置已很好分离出液态水滴，仍难以避免下游气态水蒸汽再次凝结为液态水的情况。首先，燃料电池氢气侧出堆混合物温度一般为60
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90度，显著高于环境温度，出堆混合物沿回流路流动过程中会经壁面向环境散热，温度逐步降低；其次，车用燃料电池氢气存储于氢瓶，供气温度接近环境温度，回流混合物与新鲜供给氢气混合后温度降低，混合物中所含的气态水遇冷析出液态水；再次，燃料电池系统氢气侧压力针对其运行工况瞬调整，氢气侧不同位置压力也不相同，也会产生液态水；总之，单纯在电堆氢气出口的采用气液分离结构，难以避免因冷凝的液态水进入电堆的情况。
[0004]现有的燃料电池电堆由数百单片单元堆叠而成，每个单片单元含若干气流微通道；因水的气相、液相间的密度差异巨大，液态水的含量直接影响气体在燃料电池系统通道内流动状态，液态水累积严重的情况会阻塞气体传输通道，影响系统正常运行；尤其针对低温环境和燃料电池系统启动暖机过程，燃料电池阳极循环系统温度较低，水蒸气冷凝现象更为突出，严重情况会影响系统正常运行。
[0005]为了解决上述问题，现有技术中，主要通过提高气液分离装置的分离效率，分离掉较大比例的液态水。为缓解液态水进入电堆后的影响，现有技术如专利US7163760B2和US2018/0342744A1在电堆内部增设旁通单元，分流液态水的措施；但是，燃料电池系统架构在电堆氢气侧出口常设有气液分离结构或装置，难以避免其下游的冷凝水进入电堆；电堆内部增设旁通单元可缓解其下游正常反应单元受液态水影响的风险。增设旁通单元会增加电堆长度、影响电堆内部密封可靠性、接触压力分布、甚至关系到电堆整体性能。方案实施影响变量多、配适调整难度大。
[0006]且现有技术中，燃料电池系统中阳极气液分离信息较多；但在阳极气体温湿控制方面公开的信息资料较少。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种防止燃料电池阳极氢气混合物中的气态
水冷凝，以液态水形式进入电堆的阳极防凝露燃料电池系统以及车辆。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种阳极防凝露燃料电池系统，包括氢气瓶、电堆和循环泵，所述氢气瓶和循环泵通过混合接口与电堆的氢侧入口连通；
[0010]所述系统还包括加热装置，所述加热装置包括导热本体和加热件，所述导热本体上开设有供介质流通的通道，所述通道的一端为气体入口并与混合接口连通，另一端为气体出口与氢侧入口连通；
[0011]所述加热件加热通道内的介质。
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一技术方案为：
[0013]一种车辆，包括上述的阳极防凝露燃料电池系统。
[0014]本专利技术的有益效果在于：通过加热装置，能够实现对通过通道的混合气体(介质)(来自氢气瓶和循环泵送入的气体)对流换热，使得混合气体(介质)内的冷凝水蒸发，能够有效防止液态水进入电堆；且加热装置结构简单，与系统管路连接的气体流通通道，气体流动顺畅，没有复杂部件，布置紧凑，能够灵活布置。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的一种阳极防凝露燃料电池系统的架构图；
[0016]图2为本专利技术实施例一的一种阳极防凝露燃料电池系统的连接块与加热装置的配合示意图；
[0017]图3为图2的连接块与加热装置分离状态的示意图；
[0018]图4为图2的剖视图；
[0019]图5为本专利技术实施例二的一种阳极防凝露燃料电池系统的连接块与加热装置的配合示意图；
[0020]图6为图5的连接块与加热装置分离状态的示意图；
[0021]图7为图5的剖视图；
[0022]标号说明：1、氢气瓶；2、减压阀；3、安全阀；4、氢气控制阀；5、连接块；51、容纳槽；52、第一接口；53、第二接口；6、电堆；6_1、氢侧入口；6_2、氢侧出口；7、加热装置；71、导热本体；711、密封槽；72、加热件；721、加热翅片；73、通道；731、气体入口；732、气体出口；74、盖板；75、装配孔；76、接线柱；8、循环泵；9、排气排水阀；10、控制器；10_1、燃料电池系统控制装置；10_2、电源；10_3、控制开关。
具体实施方式
[0023]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0024]请参照图1至图7，一种阳极防凝露燃料电池系统，包括氢气瓶1、电堆6和循环泵8，所述氢气瓶1和循环泵8通过混合接口与电堆6的氢侧入口6_1连通；
[0025]所述系统还包括加热装置7，所述加热装置7包括导热本体71和加热件72，所述导热本体71上开设有供介质流通的通道73，所述通道73的一端为气体入口731并与混合接口连通，另一端为气体出口732与氢侧入口6_1连通；
[0026]所述加热件72加热通道73内的介质。
[0027]从上述描述可知，通过加热装置7，能够实现对通过通道73的混合气体(介质)(来自氢气瓶1和循环泵8送入的气体)对流换热，使得混合气体(介质)内的冷凝水蒸发，能够有效防止液态水进入电堆6；且加热装置7结构简单，与系统管路连接的气体流通通道73，气体流动顺畅，没有复杂部件，布置紧凑，能够灵活布置。
[0028]进一步的，所述导热本体71内开设有加热腔，所述加热件72为电加热片，所述电加热片设置在加热腔内。
[0029]从上述描述可知，通过采用电加热片，电加热片具有瞬态响应快，加热效率高的特点；通过加热腔的设置，能够实现无接触加热混合气体(介质)。
[0030]进一步的，所述加热腔与电加热片之间具有导热硅胶。
[0031]从上述描述可知，通过导热硅胶的设置，能够方便均匀导热。
[0032]进一步的，进一步的，所述加热件72为加热柱，所述加热柱设置在通道73内。
[0033]进一步的，所述加热柱的外表面上设置有加热翅片721。
[0034]从上述描述可知，通过加热翅片721的设置，能够提升与混合气体(介质)的接触面积，提升工作效率。
[0035]进一步的，所述导热本体71外表面上开设有密封槽711，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳极防凝露燃料电池系统，包括氢气瓶、电堆和循环泵，所述氢气瓶和循环泵通过混合接口与电堆的氢侧入口连通；其特征在于，所述系统还包括加热装置，所述加热装置包括导热本体和加热件，所述导热本体上开设有供介质流通的通道，所述通道的一端为气体入口并与混合接口连通，另一端为气体出口与氢侧入口连通；所述加热件加热通道内的介质。2.根据权利要求1所述的阳极防凝露燃料电池系统，其特征在于，所述导热本体内开设有加热腔，所述加热件为电加热片，所述电加热片设置在加热腔内。3.根据权利要求2所述的阳极防凝露燃料电池系统，其特征在于，所述加热腔与电加热片之间具有导热硅胶。4.根据权利要求1所述的阳极防凝露燃料电池系统，其特征在于，所述加热件为加热柱，所述加热柱设置在通道内。5.根据权利要求4所述的阳极防凝露燃料电池系统，其特征在于，所述加热柱的外表面上设置有加热翅片。6.根据权利要求4所述的阳极防凝露燃料电池系统，其特征在于，所述导热本体外表面上开设有密封槽，所述密封槽的底部上开设有与通道连通的安装孔，所述加热柱通过安装孔伸入到通道内，所述加热柱远离通道的一端上设置有盖板；所述密封槽和盖板上开设有相互配合...

【专利技术属性】
技术研发人员：闪念，丁铁新，方川，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：