本发明专利技术公开了一种氢燃料电池装置，包括至少一个氢燃料电池单元和至少一个电化学氢泵单元，氢燃料电池装置还包括氢气循环管路；氢燃料电池单元的氢气出口通过氢气循环管路，将在所述氢燃料电池单元未完全反应的氢气输出至电化学氢泵单元的氢气入口；电化学氢泵单元的氢气出口通过氢气循环管路，将生成的氢气输出至氢燃料电池单元的氢气入口。本发明专利技术通过采用电化学氢泵与燃料电池一体化集成的氢气循环模式，实现氢燃料电池装置整体集成度高、噪音低、体积小、密封性好，并且可以根据输出功率要求灵活调节氢气循环量，优化了氢燃料电池装置的氢气自循环功能，具有较强的产业推广应用价值。价值。价值。
【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池装置
[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种氢燃料电池装置。
技术介绍
[0002]氢燃料电池是一种把燃料氢气和氧气所具有的化学能直接转换为电能的装置，具有发电效率高、环境污染少等优点。在氢燃料电池阳极侧，产生化学反应：H2→
2H
+
+e
‑
；在其阴极侧，产生化学反应：1/2O2+2H
+
→
H2O。反应过程中，阴极区生成的水会渗透到阳极区，同时通入阴极区的空气中的氮气等杂质气体也会渗透到阳极，阳极侧的水与杂质气体如果不能被及时排除，则会影响燃料氢气扩散至电极导致化学反应不充分，造成氢燃料电池放电能力下降。
[0003]氢燃料电池装置内部通常需要设置氢气循环系统以将燃料电池中未反应完全的氢气循环输送到燃料电池中重新反应；氢气循环流动时将累积的水与杂质气体带出，通过排气装置排放到外部环境中。氢气循环系统对提高氢气利用率、改善电堆湿润性能和提高水管理能力具有重要作用。然而现有的氢气循环系统主要使用氢气循环泵或引射器进行，而氢气循环泵体积大、噪音大、低温启动困难，容易发生氢气泄漏且成本较高；引射器在低功率段氢气循环效率较低，无法满足实际应用需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中氢燃料电池装置氢气循环系统体积较大、效能低下、可靠性差且成本较高的缺陷，提供一种氢燃料电池装置。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]本专利技术提供了一种氢燃料电池装置，包括至少一个氢燃料电池单元和至少一个电化学氢泵单元，所述氢燃料电池装置还包括氢气循环管路；
[0007]所述氢燃料电池单元的氢气出口通过所述氢气循环管路，将在所述氢燃料电池单元未完全反应的氢气输出至所述电化学氢泵单元的氢气入口；
[0008]所述电化学氢泵单元的氢气出口通过所述氢气循环管路，将生成的氢气输出至所述氢燃料电池单元的氢气入口。
[0009]较佳地，所述氢燃料电池装置包括至少两个氢燃料电池单元和至少两个电化学氢泵单元；其中，所有所述氢燃料电池单元均为相邻设置，所有所述电化学氢泵单元均为相邻设置。
[0010]较佳地，所述氢燃料电池装置包括至少两个氢燃料电池单元和至少两个电化学氢泵单元；所述氢燃料电池单元和所述电化学氢泵单元交替设置。
[0011]较佳地，所述氢气循环管路包括集气管路和送气管路；所述集气管路和所述送气管路不连通；
[0012]所述集气管路用于将在所述氢燃料电池单元未完全反应的氢气输出至所述电化学氢泵单元的氢气入口；所述送气管路用于将所述电化学氢泵生成的氢气输出至所述氢燃
料电池单元的氢气入口；
[0013]每个所述氢燃料电池单元的氢气出口以及每个所述电化学氢泵单元的氢气入口分别与所述集气管路连通；
[0014]每个所述电化学氢泵单元的氢气出口以及每个所述氢燃料电池单元的氢气入口分别与所述送气管路连通。
[0015]较佳地，所述氢燃料电池单元和所述电化学氢泵单元的数量比值为2:1～10:1。
[0016]较佳地，所述电化学氢泵生成的氢气与所述氢燃料电池单元反应需要的氢气的体积之比为1:2～1:10。
[0017]较佳地，所述氢燃料电池单元的氢气入口和氢气出口均设置于所述氢燃料电池单元的阳极侧。
[0018]较佳地，所述电化学氢泵单元的氢气入口设置于所述电化学氢泵单元的正极；所述电化学氢泵单元的氢气出口设置于所述电化学氢泵单元的负极。
[0019]较佳地，所述氢燃料电池单元和所述电化学氢泵单元之间设置有双极板。
[0020]较佳地，所述氢燃料电池装置还包括引射器；所述引射器和所述电化学氢泵单元并联；
[0021]所述电化学氢泵单元当所述氢燃料电池装置的输出功率小于预设功率值时运行，所述引射器当所述氢燃料电池装置的输出功率大于等于所述预设功率值时运行，以实现上述燃料电池装置的氢气循环。
[0022]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的氢燃料电池装置通过采用电化学氢泵与燃料电池一体化集成的氢气循环模式，实现氢燃料电池整体集成度高、噪音低、体积小、密封性好，并且可以根据氢燃料电池装置的输出功率要求灵活调节氢气循环量，优化了氢燃料电池装置的氢气自循环功能，具有较强的产业推广应用价值。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例中的氢燃料电池装置的模块示意图。
[0024]图2为本专利技术氢燃料电池装置的一种较佳实施方式的结构示意图。
[0025]图3为本专利技术氢燃料电池装置另一种较佳实施方式的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0027]实施例
[0028]参见图1所示，本实施例具体提供了一种氢燃料电池装置，包括至少一个氢燃料电池单元1和至少一个电化学氢泵单元2，氢燃料电池装置还包括氢气循环管路3；氢燃料电池单元1的氢气出口通过氢气循环管路3，将在氢燃料电池单元1未完全反应的氢气输出至电化学氢泵单元2的氢气入口；电化学氢泵单元2的氢气出口通过氢气循环管路3，将生成的氢气输出至氢燃料电池单元1的氢气入口。
[0029]本实施例中的氢燃料电池装置是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，氢在阳极催化剂的作用下，放出电子通过外部的负载到达氢燃料电池装置的阴
极。氢燃料电池采用可传导质子的聚合物膜作为电解质，也被称为聚合物电解质燃料电池或质子交换膜燃料电池，通常由一组氢燃料电池单元组成以满足外部用电负载需求。此外，氢燃料电池装置通常也配设有氢燃料储存、氢气循环、空气供给、温湿度调节、功率调节及系统控制等功能模块，从而构成一个连续、稳定的供电电源。基于本专利技术的构思，本实施例重点描述氢燃料电池单元与电化学氢泵单元的具体设置方式，包括氢气循环管路的设置。
[0030]本实施例中的氢燃料电池装置将电化学氢泵与燃料电池电堆集成在一起，同时，通过设置氢气循环管路和氢燃料电池单元及电化学氢泵单元的集成，实现对于各区域氢气的收集、利用和输送，各氢燃料电池单元的阳极氢气出口与电化学氢泵氢气入口相连，电化学氢泵氢气出口与氢气循环管路相连，实现燃料电池系统中氢气的循环。其中，氢燃料电池单元的氢气出口排出的氢燃料电池单元未完全反应的氢气通过氢气循环管路输出至电化学氢泵单元的氢气入口；从而基于电化学氢泵的技术设计原理，在直流电流的作用下，输入电化学氢泵的氢气处于质子交换膜正极侧，其在电催化剂作用下可解离成质子并通过质子交换膜传至负极侧重新生成氢气，具体地，正极区反应：H2→
2H
+
+e
‑
；负极区反应：2H
+
+e
‑
→
H2。接着，电化学氢泵单元的氢气出口通过氢气循环管路，将生成的氢气输出至氢燃料电池单元的氢气入口，实现内部氢气的动态有效循本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池装置，其特征在于，包括至少一个氢燃料电池单元和至少一个电化学氢泵单元，所述氢燃料电池装置还包括氢气循环管路；所述氢燃料电池单元的氢气出口通过所述氢气循环管路，将在所述氢燃料电池单元未完全反应的氢气输出至所述电化学氢泵单元的氢气入口；所述电化学氢泵单元的氢气出口通过所述氢气循环管路，将生成的氢气输出至所述氢燃料电池单元的氢气入口。2.如权利要求1所述的氢燃料电池装置，其特征在于，包括至少两个氢燃料电池单元和至少两个电化学氢泵单元；其中，所有所述氢燃料电池单元均为相邻设置，所有所述电化学氢泵单元均为相邻设置。3.如权利要求1所述的氢燃料电池装置，其特征在于，包括至少两个氢燃料电池单元和至少两个电化学氢泵单元；所述氢燃料电池单元和所述电化学氢泵单元交替设置。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的氢燃料电池装置，其特征在于，所述氢气循环管路包括集气管路和送气管路；所述集气管路和所述送气管路不连通；所述集气管路用于将在所述氢燃料电池单元未完全反应的氢气输出至所述电化学氢泵单元的氢气入口；所述送气管路用于将所述电化学氢泵生成的氢气输出至所述氢燃料电池单元的氢气入口；每个所述氢燃料电池单元的氢气出口以及每个所述电化学氢泵单元的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海千，尹源，屈钰琦，骆炎，孙荣江，鞠强健，于颖，贺文博，
申请(专利权)人：上海岚泽能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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