一种氢气循环系统及车辆技术方案

本发明专利技术属于燃料电池技术领域，公开了一种氢气循环系统及车辆，该氢气循环系统包括供氢组件、供气组件、第一开关阀、引射器、电堆、膨胀机以及氢气循环泵，供氢组件的高压氢气经过第一开关阀进入到引射器中，供气组件同时将空气输送到电堆中，引射器喷出的氢气在电堆中与空气反应，未反应的氢气经过氢气循环泵再次引射到电堆中，未反应的空气通过管路输送冲击膨胀机，通过提高燃料电池的回氢压力，能够使引射器达到很好的引射效果，膨胀机对氢气循环泵做功，只需要很小的压力升高率即可将氢气引射回电堆中，从而氢气循环泵只需很小或者不需要电功耗就可以实现氢气循环，在满足氢气循环的条件下增加了燃料电池系统的净输出功率。件下增加了燃料电池系统的净输出功率。件下增加了燃料电池系统的净输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气循环系统及车辆


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种氢气循环系统及车辆。

技术介绍

[0002]近年来，汽车发展的电动化成为了未来汽车的发展方向，氢燃料电池汽车具有广阔的发展前景。其中，氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，并没有采用燃烧柴、汽油或储能的方式，对环境无污染。氢气循环系统属于燃料电池系统中一个重要的子系统，负责向电堆连续提供一定压力和流量的高纯度氢气，保证燃料电池电堆中的电化学反应的正常进行，但是，在车辆停止后由于系统未能充分利用燃料电池中产生的电能而导致了能量的浪费。
[0003]为了解决这个问题，现有的燃料电池氢气循环系统中，燃料电池系统正常运行时通过膨胀机将氢气的压力能利用起来，为驱动供气组件和氢气循环泵提供能量，然后通过单向阀和电磁阀将经由两个膨胀机流出的氢气利用起来供给燃料电池的阳极，能够在车辆停止时将电能充分利用起来避免浪费。但是，该氢气循环系统采用两个供气组件和两个膨胀机，成本高昂，并且供气组件需要消耗更多的功耗才能将燃料电池系统排出的氢气进行回收，供气组件的能耗高。
[0004]因此，亟需一种氢气循环系统及车辆，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种氢气循环系统，只需要很小的压力升高率即可将氢气引射回电堆中，提高燃料电池的回氢压力，能够使引射器达到很好的引射效果，从而氢气循环泵只需很小或者不需要电功耗就可以实现氢气循环。
[0006]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种氢气循环系统，包括：
[0008]供氢组件；
[0009]供气组件；
[0010]第一开关阀，所述第一开关阀的输入端与所述供氢组件连接；
[0011]引射器，具有输入口、输出口以及引射口，所述引射器的输入口与所述第一开关阀的输出端连接；
[0012]电堆，所述电堆的阳极入口与所述引射器的输出口连接，所述电堆的阴极入口与所述供气组件连接；
[0013]膨胀机，所述膨胀机的进口端与所述电堆的阴极出口连接，所述膨胀机的出口端与大气连通；
[0014]氢气循环泵，所述氢气循环泵与所述膨胀机传动连接，所述氢气循环泵的进气端与所述电堆的阳极出口连接，所述氢气循环泵的出气端与所述引射器的引射口连接。
[0015]优选地，所述氢气循环系统还包括第二开关阀，所述第二开关阀的输入端与所述
电堆的阴极出口连接，所述第二开关阀的输出端与所述膨胀机的进口端连接。
[0016]优选地，所述氢气循环系统还包括第一背压阀，所述第一背压阀的输入端与所述电堆的阴极出口连接，所述第一背压阀的输出端连通于大气。
[0017]优选地，所述供氢组件包括储氢罐、瓶口阀以及调压阀，所述调压阀的输出端与所述第一开关阀的输入端连接，所述瓶口阀的输入端与所述储氢罐连接，所述瓶口阀的输出端与所述调压阀的输入端连接，所述瓶口阀用于打开或关闭所述储氢罐，所述调压阀用于调节所述氢气的气压值。
[0018]优选地，所述氢气循环系统还包括第三开关阀和第四开关阀，所述第三开关阀的输入端与所述调压阀的输出端连接，所述第三开关阀的输出端与所述膨胀机的进口端连接，所述第四开关阀的输入端与所述膨胀机的出口端连接，所述第四开关阀的输出端与所述引射器的输入口连接。
[0019]优选地，所述氢气循环系统还包括第二背压阀，所述第二背压阀的输入端与所述膨胀机的出口端连接，所述第二背压阀的输出端连通于大气。
[0020]优选地，所述供气组件包括空气滤清器、压缩机以及中冷器，所述压缩机的进气端与所述空气滤清器的出气端连接，所述压缩机的出气端与所述中冷器的进气端连接，所述中冷器的出气端与所述电堆的阴极入口连接，所述空气滤清器的进气端用于连通外部气源。
[0021]优选地，所述氢气循环系统还包括水气分离器，所述水气分离器的进气端与所述电堆的阳极出口连接，所述水气分离器的出气端与所述氢气循环泵的进气端连接。
[0022]优选地，所述氢气循环系统还包括排气阀，所述排气阀的输入端与所述水气分离器的出气端连接，所述排气阀的输出端与大气连通。
[0023]为达上述目的，本专利技术还提供了一种车辆，包括上述的氢气循环系统。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术提供的一种氢气循环系统，膨胀机的进口端与电堆连接，膨胀机的出口端与大气连通，氢气循环泵与膨胀机传动连接，氢气循环泵的进气端与电堆连接，氢气循环泵的出气端与引射器的引射口连接。供氢组件的高压氢气经过第一开关阀进入到引射器中，供气组件同时将空气输送到电堆中，引射器喷出的氢气在电堆中与空气反应，未反应的氢气经过氢气循环泵从引射器的引射口进入，并再次引射到电堆中。未反应的空气通过管路输送冲击膨胀机，膨胀机对氢气循环泵做功，通过提高燃料电池的回氢压力，能够使引射器达到很好的引射效果，只需要很小的压力升高率即可将氢气引射回电堆中，从而氢气循环泵只需很小或者不需要电功耗就可以实现氢气循环，在满足氢气循环的条件下增加了燃料电池系统的净输出功率。
[0026]本专利技术提供的一种车辆，包括上述的氢气系统，通过该氢气循环系统来实现氢气循环，利用高压氢气的压力能以及空气的动能来带动膨胀机工作，并与引射器联合工作实现氢气循环。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例中氢气循环系统原理图一；
[0028]图2为本专利技术实施例中氢气循环系统原理图二。
[0029]附图标记：
[0030]1、第一开关阀；2、引射器；3、电堆；4、膨胀机；5、氢气循环泵；6、第二开关阀；7、第一背压阀；8、储氢罐；9、瓶口阀；10、调压阀；11、第三开关阀；12、第四开关阀；13、第二背压阀；14、空气滤清器；15、压缩机；16、中冷器；17、水气分离器；18、排气阀。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]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，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0033]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气循环系统，其特征在于，包括：供氢组件；供气组件；第一开关阀(1)，所述第一开关阀(1)的输入端与所述供氢组件连接；引射器(2)，具有输入口、输出口以及引射口，所述引射器(2)的输入口与所述第一开关阀(1)的输出端连接；电堆(3)，所述电堆(3)的阳极入口与所述引射器(2)的输出口连接，所述电堆(3)的阴极入口与所述供气组件连接；膨胀机(4)，所述膨胀机(4)的进口端与所述电堆(3)的阴极出口连接，所述膨胀机(4)的出口端与大气连通；氢气循环泵(5)，所述氢气循环泵(5)与所述膨胀机(4)传动连接，所述氢气循环泵(5)的进气端与所述电堆(3)的阳极出口连接，所述氢气循环泵(5)的出气端与所述引射器(2)的引射口连接。2.根据权利要求1所述的氢气循环系统，其特征在于，所述氢气循环系统还包括第二开关阀(6)，所述第二开关阀(6)的输入端与所述电堆(3)的阴极出口连接，所述第二开关阀(6)的输出端与所述膨胀机(4)的进口端连接。3.根据权利要求2所述的氢气循环系统，其特征在于，所述氢气循环系统还包括第一背压阀(7)，所述第一背压阀(7)的输入端与所述电堆(3)的阴极出口连接，所述第一背压阀(7)的输出端连通于大气。4.根据权利要求1所述的氢气循环系统，其特征在于，所述供氢组件包括储氢罐(8)、瓶口阀(9)以及调压阀(10)，所述调压阀(10)的输出端与所述第一开关阀(1)的输入端连接，所述瓶口阀(9)的输入端与所述储氢罐(8)连接，所述瓶口阀(9)的输出端与所述调压阀(10)的输入端连接，所述瓶口阀(9)用于打开或关闭所述储氢罐(8)，所述调压阀(10)用于调节所述氢气的气压值。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪永成，易正根，陈雷雷，刘豪，梅赟栋，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：