一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统及燃料电池系统、车辆技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统及燃料电池系统、车辆，在所述空气进气管路上设置有空滤、空压机、中冷器及分子筛，所述空滤、空压机及中冷器依次连接，所述分子筛设置在中冷器及燃料电池电堆之间。本发明专利技术将分子筛设置在空压机的下游，分子筛与空压机之间设置中冷器，实现利用分子筛吸附通过中冷器的空气，使氮气从空气中分离被吸附到分子筛，提升进入电堆中空气的氧气浓度，提高电堆的性能；将空压机设置在分子筛之前，分子筛的工作效率更高，寿命更长，另外被吸附在分子筛的氮气还能够通过调节压力被脱附，脱附的氮气能够直接用于电堆的吹扫，降低吹扫后的氧气残留，避免残留氧气对电堆造成的损害。成的损害。成的损害。

【技术实现步骤摘要】
一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统及燃料电池系统、车辆


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统及燃料电池系统、车辆。

技术介绍

[0002]氧气是燃料电池的重要反应原料，现有燃料电池系统技术仅利用环境空气作为原料，并不对其进行任何成分处理，现有技术的空气系统由空滤、空压机、中冷器、增湿器组成，并配有节气门和三通阀等调节气体压力，氧气的浓度只能由空气流量中的氧气浓度决定，无法调节。由于氧气浓度的提高可以提高电堆性能，而自然环境中的空气氧含量太低，燃料电池入堆氧气浓度无法提高，限制了电堆的发电功率；另外，在吹扫电堆时，现有技术电堆的吹扫模式采用空气吹扫，吹扫后会有空气中的氧气残留，而氧气残留则会对电堆造成损害；上述方法均不利于提高系统效率和可靠性。而现有技术中尚没有能够较好的解决燃料电池系统调节空气中氧浓度的技术方案。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本专利技术实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统及燃料电池系统、车辆，利用分子筛分离技术解决了燃料电池阴极中氧含量对电堆的限制问题。
[0004]作为本专利技术实施例的一个方面，提供了一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统，包括与燃料电池电堆的阴极室入口连接的空气进气管路，所述空气进气管路上设置有空滤、空压机、中冷器及分子筛，所述空滤、空压机及中冷器依次连接，所述分子筛设置在中冷器及燃料电池电堆之间，所述分子筛还与氮气脱附管路连接。
[0005]进一步地，所述氮气脱附管路包括氮气吹扫支路，所述氮气吹扫支路的两端分别与分子筛及燃料电池电堆的阴极室入口相连通。
[0006]进一步地，所述燃料电池空气处理系统还包括空气补充路，所述空气补充路的进气口设置在空压机与中冷器之间的空气进气管路，所述空气补充路的出气口设置在分子筛与燃料电池电堆之间的空气进气管路。
[0007]进一步地，所述分子筛至少包括第一分子筛及第二分子筛，所述第一分子筛与第二分子筛并联。
[0008]进一步地，所述氮气脱附管路还包括氮气排出支路，所述氮气排出支路与大气相连通，所述氮气排出支路上设置有三通阀。
[0009]进一步地，所述空气补充路上设置有阀门。
[0010]进一步地，所述第一分子筛及第二分子筛分别与氮气脱附管路及空压机阀门之间设置阀门。
[0011]进一步地，第一分子筛与空压机连通时，第二分子筛与氮气脱附管路连通；第二分
子筛与空压机连通时，第一分子筛与氮气脱附管路连通。
[0012]作为本专利技术实施例的又一个方面，提供了还提供了一种燃料电池系统，包括燃料电池电堆，所述燃料电池电堆的阴极室入口与上述任意一实施例所述的利用分子筛的燃料电池空气处理系统的空气进气管路相连通。
[0013]作为本专利技术实施例的另一个方面，提供了一种车辆，所述车辆包括如上任意一项实施例所述的燃料电池系统。
[0014]本专利技术实施例能够至少部分实现如下技术效果：
[0015]本专利技术将分子筛设置在空压机的下游，分子筛与空压机之间设置中冷器，从而实现利用分子筛吸附通过中冷器的空气，使氮气从空气中分离被吸附到分子筛，提升进入电堆中空气的氧气浓度，从而提高电堆的性能；而且，将空压机设置在分子筛之前，分子筛的工作效率更高，寿命更长，另外被吸附在分子筛的氮气还能够通过调节压力被脱附，脱附的氮气能够直接用于电堆的吹扫，降低吹扫后的氧气残留，避免残留氧气对电堆造成的损害。
[0016]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所记载的结构来实现和获得。
[0017]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0019]图1为本专利技术一实施例的利用分子筛的燃料电池空气处理系统的示意图。
[0020]图2为本专利技术一实施例的利用分子筛的燃料电池空气控制方法的流程图。
[0021]图3为本专利技术一实施例的利用分子筛的低尾排燃料电池空气处理系统的示意图。
[0022]图4为本专利技术一实施例的利用分子筛的低尾排燃料电池空气控制方法的流程图。
[0023]图5为本专利技术一实施例的利用分子筛的氧气循环燃料电池空气处理系统的示意图。
[0024]图6为本专利技术一实施例的利用分子筛的氧气循环燃料电池空气控制方法的流程图。
[0025]附图说明：1、燃料电池电堆；2、空气进气管路；3、氮气脱附管路；4、空气补充路；5、氢气尾排管路；6、氧气循环路；21、空滤；22、空压机；23、分子筛；24、中冷器；25、增湿器；31、氮气排出支路；32、氮气吹扫支路；33、氮气尾排支路。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]附图和以下说明描述了本专利技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本专利技术。为了教导本专利技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本专利技术的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本专利技术的多个变型。
[0028]分子筛的吸附分离技术已在医疗、工业等多方面得到应用，分子筛吸附是一个物理过程，分子的偶极距越大，被吸引和吸附的越牢，氮和氧都是四极矩，且氮的四极距比氧大很多，因此，氮原子与阳离子之间的作用力更强，而被优先吸附。因此，分子筛能够利用混合气体中各组分差异来实现分离，分子筛不仅具有选择吸附性，而且其对吸附质的吸附量随吸附压力的变化而变化，当吸附质分压升高时，吸附剂对吸附质的吸附量增大；分压降低时，吸附量减小。本专利技术实施例将分子筛的特性与燃料电池系统的入堆空气相结合，能够在采用大气空气的基础上更好的利用氮气及氧气的特性，提高燃料电池系统的效率和可靠性。
[0029]实施例1
[0030]在本实施例中，提供了一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统，参见附图1，所述燃料电池空气处理系统包括与燃料电池电堆1的阴极室入口连接的空气进气管路2，所述空气进气管路2上设置有空滤21、空压机22、中冷器24及分子筛23，所述空滤21、空压机22及中冷器24依次连接，所述分子筛23设置在中冷器24及燃料电池电堆1之间，所述分子筛23还与氮气脱附管路3连接。
[0031]通过本实施例结构能够通过空压机的吸附力将氮气吸附在分子筛上，分离氮气后，氧气通过空压机进入到电堆，提高了阴极氧气浓度，进而提高了电堆性能；而且，本实施例中空压机设置在分子筛之前，分子筛与空压机之间添加中冷器，能够使分子筛的工作效率更高，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用分子筛的燃料电池空气处理系统，包括与燃料电池电堆的阴极室入口连接的空气进气管路，其特征在于，所述空气进气管路上设置有空滤、空压机、中冷器及分子筛，所述空滤、空压机及中冷器依次连接，所述分子筛设置在中冷器及燃料电池电堆之间，所述分子筛还与氮气脱附管路连接。2.如权利要求1所述的利用分子筛的燃料电池空气处理系统，其特征在于，所述氮气脱附管路包括氮气吹扫支路，所述氮气吹扫支路的两端分别与分子筛及燃料电池电堆的阴极室入口相连通。3.如权利要求1所述的利用分子筛的燃料电池空气处理系统，其特征在于，所述燃料电池空气处理系统还包括空气补充路，所述空气补充路的进气口设置在空压机与中冷器之间的空气进气管路，所述空气补充路的出气口设置在分子筛与燃料电池电堆之间的空气进气管路。4.如权利要求1所述的利用分子筛的燃料电池空气处理系统，其特征在于，所述分子筛至少包括第一分子筛及第二分子筛，所述第一分子筛与第二分子筛并联。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周百慧，张国强，方川，洪坡，赵兴旺，
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：