一种燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池系统，包括燃料电池系统控制器、供氢回氢装置、压力传感器和汽水分离器，供氢回氢装置包括第一比例阀、第一引射器、第二比例阀和第二引射器，第一比例阀与第一引射器连接起来形成第一供氢通道，第二比例阀与第二引射器连接起来形成第二供氢通道，第一供氢通道与第二供氢通道并联布置，压力传感器用以检测电堆模块的氢气入口的压力并将压力信号反馈到燃料电池系统控制器，第一比例阀和第二比例阀受燃料电池系统控制器控制，燃料电池系统控制器根据压力传感器反馈的压力信号分别控制第一比例阀与第二比例阀以调节进入第一引射器和第二引射器的氢气流量，从而调节供氢回氢装置输出氢气的流量。从而调节供氢回氢装置输出氢气的流量。从而调节供氢回氢装置输出氢气的流量。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统

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[0001]本技术涉及一种燃料电池系统。

技术介绍
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[0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为同时没有机械传动部件，故没有噪音，排放出的有害气体极少声污染；可应用于氢能源汽车。
[0003]而现有的燃料电池系统中，供氢回氢装置是燃料电池动力模块的重要单元，用于向燃料电池堆输送氢气，并对氢气尾气进行净化后循环利用。目前的供氢回氢装置一般采用氢气循环泵提供动力，但氢气循环泵体积较大，功耗也较大，不利于燃料电池系统功率密度的提高，且种电驱动泵结构复杂，成本高，耗能高，寿命短，维护不方便。为解决上述问题，已有氢燃料电池系统采用引射器作为供氢回氢装置，引射器体积较小、功耗低、无需消耗额外的功率，具体可参考公告号为：CN 102820477 B，专利名称为：燃料电池系统的供氢控制装置及其控制的专利技术专利，该方案为单引射器结构，单引射器结构噪音大，而且该方案低功率阶段采用频繁脉冲控制，使得控制方法变得复杂，还会影响阀体的使用寿命。
[0004]为解决单引射器结构所存在的缺点，目前市面上也出现了双引射器结构的供氢回氢装置，具体可参考以下方案：
[0005]1)如CN 109980249 A所公开的方案，该方案中的双引射器其采用串联的方式布置，第一引射器喷出的气体需要经过第二引射器的混合室，由于混合室的截面积相比电堆入口的截面积要小很多，氢气从混合室进入电堆时会产生非常大的流阻，造成第一引射器性能下降，使产品覆盖的功率范围变窄。
[0006]2)如CN 112072145 B所公开的方案，该方案直接控制引射器入口压力/流量容易造成电堆入口(即引射器出口)的压力失控而损坏电堆，而且2个引射器的并联使用时止回阀设置在总回路上，小功率阶段(即单个引射器工作)，总回路上单向阀会造成回流氢气的压力的损失，而造成引射器性能下降，使产品覆盖的功率范围变窄。
[0007]3)如WO 2021139838 A2所公开的方案，该方案采用单比例阀控制两路个引射器，在低功率切换大功率阶段将出现比较大的扰动，压力激烈波动容易损坏电堆膜电极；工作过程由于打开大引射器，功率爬升过程，多了一路分流支路，氢气的压力会急剧下降，不能有效发挥小引射器的引射性能；小引射器回氢路径设置止回阀，而造成损失引射器性能下降，使产品覆盖的功率范围变窄。
[0008]有鉴于此，如今需设计一种在全功率范围内都能确保氢气供应的稳定性、控制灵活简单、可靠性高的燃料电池系统。

技术实现思路
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[0009]本技术的目的是提供一种在全功率范围内都能确保氢气供应的稳定性、控制灵活简单、可靠性高的燃料电池系统。
[0010]本技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0011]本技术的目的是提供一种燃料电池系统，包括电堆模块、燃料电池系统控制器、供氢回氢装置、压力传感器和汽水分离器，高压氢气通过供氢回氢装置输入到电堆模块的氢气入口为电堆模块提供氢气，电堆模块的氢气出口排出的混合水汽通过汽水分离器将分离排出水分后的氢气输回到供氢回氢装置的回氢口，供氢回氢装置包括第一比例阀、第一引射器、第二比例阀和第二引射器，第一比例阀与第一引射器连接起来形成第一供氢通道，第二比例阀与第二引射器连接起来形成第二供氢通道，第一供氢通道与第二供氢通道并联布置，压力传感器用以检测电堆模块的氢气入口的压力并将压力信号反馈到燃料电池系统控制器，第一比例阀和第二比例阀受燃料电池系统控制器控制，燃料电池系统控制器根据压力传感器反馈的压力信号分别控制第一比例阀与第二比例阀以调节进入第一引射器和第二引射器的氢气流量，从而调节供氢回氢装置输出氢气的流量。
[0012]优选地，所述第一引射器设置有第一回氢引射口，所述第二引射器设置有第二回氢引射口，所述汽水分离器的出气口直接与所述第一引射器的第一回氢引射口连通，所述汽水分离器的出气口与所述第二引射器的第二回氢引射口之间设置有一止回阀。
[0013]优选地，供氢回氢装置的氢气输出口处安装有泄压阀。
[0014]优选地，燃料电池系统控制器里面设置有一基准功率P0，当燃料电池当前运行功率P1≤P0时，燃料电池系统控制器控制第一比例阀打开，控制第二比例阀3关闭，使第一供氢通道为电堆模块供应氢气；当燃料电池当前运行功率P1 ＞P0时,燃料电池系统控制器控制第一比例阀和第二比例阀同时打开，使第一供氢通道和第二供氢通道一同为电堆模块供应氢气。
[0015]优选地，所述供氢回氢装置还包括底座、高压接头、回氢接头和出口集管，所述第一比例阀、所述第二比例阀和高压接头分别安装在底座上，所述第一引射器和所述第二引射器连接于底座与出口集管之间，回氢接头与所述第一引射器和所述第二引射器连接在一起，回氢接头上设置的回氢口用于连接所述汽水分离器的出气口，所述止回阀位于回氢接头与所述第二引射器对接处。
[0016]优选地，所述底座设置有高压氢气入口、第一氢气出口、第二氢气出口、第一通路和第二通路，第一通路用以连通第一氢气出口与高压氢气入口，第二通路用以连通第二氢气出口与高压氢气入口，所述高压接头连接于高压氢气入口用以连接供氢系统，所述第一比例阀和所述第二比例阀分别与第一通路和第二通路连通，所述第一引射器的入口端与所述第二引射器的入口端分别与第一氢气出口和第二氢气出口连通，所述燃料电池系统控制器通过分别控制第一比例阀的开度与第二比例阀的开度可分别调节第一氢气出口与第二氢气出口的出气量。
[0017]优选地，所述出口集管的内部设置有输出通道，所述第一引射器的出口端和所述第二引射器的出口端与输出通道连通，所述压力传感器安装在所述出口集管上，所述压力传感器的伸入于输出通道里以检测压力信号。
[0018]优选地，所述泄压阀安装在所述出口集管上，所述泄压阀与所述输出通道连通。
[0019]优选地，所述回氢接头设置有回氢进气通道、第一回氢出气口和第二回氢出气口，所述回氢口与回氢进气通道连通，回氢进气通道将第一回氢出气口和第二回氢出气口连通起来，第一回氢出气口和第二回氢出气口分别与所述第一回氢引射口和所述第二回氢引射口连通，所述止回阀位于第二回氢出气口与所述第二回氢引射口的对接处。
[0020]优选地，于所述高压氢气入口处设置有过滤器，当所述高压接头安装在所述高压氢气入口时，所述高压接头将过滤器固定压紧在所述高压氢气入口内。
[0021]本技术与现有技术相比，具有如下效果：
[0022]1)本技术提供的燃料电池系统，通过第一比例阀、第二比例阀、压力传感器和燃料电池系统控制器的相互配合以实现氢气稳定的供给，燃料电池系统控制器根据压力传感器反馈的压力信号分别控制第一比例阀与第二比例阀以调节进入第一引射器和第二引射器的氢气流量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括电堆模块(100)、燃料电池系统控制器(200)、供氢回氢装置(300)、压力传感器(400)和汽水分离器(500)，高压氢气通过供氢回氢装置(300)输入到电堆模块(100)的氢气入口为电堆模块(100)提供氢气，电堆模块(100)的氢气出口排出的混合水汽通过汽水分离器(500)将分离排出水分后的氢气输回到供氢回氢装置(300)的回氢口，其特征在于：供氢回氢装置(300)包括第一比例阀(1)、第一引射器(2)、第二比例阀(3)和第二引射器(4)，第一比例阀(1)与第一引射器(2)连接起来形成第一供氢通道，第二比例阀(3)与第二引射器(4)连接起来形成第二供氢通道，第一供氢通道与第二供氢通道并联布置，压力传感器(400)用以检测电堆模块(100)的氢气入口的压力并将压力信号反馈到燃料电池系统控制器(200)，第一比例阀(1)和第二比例阀(3)受燃料电池系统控制器(200)控制，燃料电池系统控制器(200)根据压力传感器(400)反馈的压力信号分别控制第一比例阀(1)与第二比例阀(3)以调节进入第一引射器(2)和第二引射器(4)的氢气流量，从而调节供氢回氢装置(300)输出氢气的流量。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述第一引射器(2)设置有第一回氢引射口(21)，所述第二引射器(4)设置有第二回氢引射口(41)，所述汽水分离器(500)的出气口直接与所述第一引射器(2)的第一回氢引射口(21)连通，所述汽水分离器(500)的出气口与所述第二引射器(4)的第二回氢引射口(41)之间设置有一止回阀(6)。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池系统，其特征在于：供氢回氢装置(300)的氢气输出口处安装有泄压阀(20)。4.根据权利要求1或2或3所述的一种燃料电池系统，其特征在于：燃料电池系统控制器(200)里面设置有一基准功率P0，当燃料电池当前运行功率P1≤P0时，燃料电池系统控制器(200)控制第一比例阀(1)打开，控制第二比例阀(3)关闭，使第一供氢通道为电堆模块(100)供应氢气；当燃料电池当前运行功率P1＞P0时,燃料电池系统控制器(200)控制第一比例阀(1)和第二比例阀(3)同时打开，使第一供氢通道和第二供氢通道一同为电堆模块(100)供应氢气。5.根据权利要求3所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述供氢回氢装置(300)还包括底座(7)、高压接头(8)、回氢接头(9)和出口集管(10)，所述第一比例阀(1)、所述第二比例阀(3)和高压接头(8)分别安装在底座(7)上，所述第一引射...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，孔庆军，
申请(专利权)人：大洋电机燃料电池科技中山有限公司，
类型：新型
国别省市：