能量回收提升装置及燃料电池能量回收系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能量回收提升装置，包括壳体、隔板组件和氢氧反应器。本发明专利技术实施例的能量回收提升装置使用时，燃料电池的电堆阳极侧尾气出口与能量回收提升装置的废氢气体入口连通，能量回收提升装置的高温高压空气入口与空压机的出口连通，能量回收提升装置的低温高压空气入口与燃料电池的电堆阴极侧入口连通；能量回收提升装置的低温低压空气入口与燃料电池的电堆阴极侧尾气出口连通；能量回收提升装置的高温低压空气入口与膨胀机的入口连通。本发明专利技术实施例的能量回收提升装置充分利用燃料电池系统的废余能量来提高废气内能，从而实现更多能量回收，提高了燃料电池的电堆阴极侧尾气出口排的利用率。侧尾气出口排的利用率。侧尾气出口排的利用率。

【技术实现步骤摘要】
能量回收提升装置及燃料电池能量回收系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种能量回收提升装置及燃料电池能量回收系统。

技术介绍

[0002]随着质子交换膜燃料电池的功率等级不断提升，电堆尾排废气中携带的剩余能量也越来越可观，将这一部分能量进行回收利用，既能提高燃料电池阴极侧乃至整个系统的效率，且对系统尺寸缩减和整体功率密度优化都能带来积极作用。由于质子交换膜燃料电池的自身操作条件限制，电堆的排气温度一般不超过100℃，所以尾排气内能无法媲美内燃机排气，不仅无法完全满足压缩机端能耗需求，对于系统效率提升贡献也相当有限，一般不会超过5％。
[0003]因此，如何提高燃料电池的电堆阴极侧尾气出口排的利用率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种能量回收提升装置及燃料电池能量回收系统，以提高燃料电池的电堆阴极侧尾气出口排的利用率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种能量回收提升装置，包括壳体、隔板组件和氢氧反应器，其中：
[0007]壳体上具有高温高压空气入口、低温高压空气出口、低温低压空气入口、高温低压空气出口和废氢气体入口；
[0008]隔板组件设置于壳体的内部并将壳体内部分隔为高温空气冷却腔、与高温空气冷却腔进行热交换的低温气体加热分水腔和表面涂有催化剂的氢空反应加热分水腔，
[0009]高温空气冷却腔的第一端与高温高压空气入口连通，高温空气冷却腔的第二端与低温高压空气出口连通；
[0010]低温气体加热分水腔的第一端与低温低压空气入口连通，低温气体加热分水腔的第二端与氢空反应加热分水腔连通；低温气体加热分水腔的与废氢气体入口连通，以将废氢气体输送至氢空反应加热分水腔中；
[0011]氢空反应加热分水腔与高温低压空气出口连通，氢氧反应器设置于氢空反应加热分水腔中，以将氧化还原反应后产生的高温混合气体由高温低压空气出口排出。
[0012]在一些可能的实施例中，隔板组件包括第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板和第五隔板，其中：
[0013]第一隔板和第二隔板按照第一预设轨迹围成具有开口的氢空反应加热分水腔，氢氧反应器固定在第二隔板并与高温低压空气出口连通；
[0014]第三隔板和第四隔板按照第二预设轨迹由低温低压空气入口延伸至与氢空反应
加热分水腔的开口处，且第三隔板与第四隔板之间围成低温气体加热分水腔；
[0015]第五隔板按照第三预设轨迹包围第三隔板和第四隔板，且第五隔板与第一隔板、第三隔板和第四隔板之间围成高温空气冷却腔。
[0016]在一些可能的实施例中，第三隔板和第四隔板呈蛇形结构，低温气体加热分水腔呈蛇形结构，第四隔板形成低温气体加热分水腔的低洼。
[0017]在一些可能的实施例中，还包括设置于壳体排水出口，低温气体加热分水腔与排水出口连通，以将分离出的液态水经排水出口排出；氢空反应加热分水腔与排水出口连通，以将氧化还原反应后分离出的液态水由排水出口排出。
[0018]在一些可能的实施例中，隔板组件包括第六隔板、第七隔板、第八隔板和第九隔板，其中：
[0019]第六隔板按照第四预设轨迹围成氢空反应加热分水腔，氢氧反应器的主体固定在第六隔板上，氢氧反应器的空气入口与低温气体加热分水腔连通，氢氧反应器的排气口与高温低压空气出口连通；
[0020]第七隔板和第八隔板按照第五预设轨迹由低温低压空气入口延伸至第六隔板处，且第七隔板与第八隔板之间围成低温气体加热分水腔，低温气体加热分水腔与高温空气冷却腔通过第七隔板和第八隔板进行热交换；
[0021]第九隔板按照第六预设轨迹包围第七隔板和第八隔板，且第九隔板与第六隔板、第七隔板和第八隔板之间围成高温空气冷却腔。
[0022]在一些可能的实施例中，还包括第十隔板，第十隔板分隔高温低压空气出口与低温气体加热分水腔，氢氧反应器的排气口穿过第十隔板与高温低压空气出口连通。
[0023]在一些可能的实施例中，还包括集水腔，低温气体加热分水腔和氢空反应加热分水腔均通过集水腔与排水出口连通。
[0024]在一些可能的实施例中，第六隔板设置有与集水腔连通的第一排水孔。
[0025]在一些可能的实施例中，第七隔板和第八隔板呈蛇形结构，低温气体加热分水腔呈蛇形结构，第八隔板形成低温气体加热分水腔的低洼。
[0026]在一些可能的实施例中，第八隔板的弯折部设置有与集水腔连通的第二排水孔。
[0027]在一些可能的实施例中，高温高压空气入口与高温低压空气出口位于壳体的第一端，低温高压空气出口和低温低压空气入口位于壳体的第二端。
[0028]在一些可能的实施例中，低温气体加热分水腔还包括前置分水腔，前置分水腔作为低温气体加热分水腔的第一端与低温低压空气入口连通；
[0029]隔板组件包括多个交错布置于前置分水腔中的第十一隔板，以形成蛇形结构。
[0030]在一些可能的实施例中，氢空反应加热分水腔位于低温气体加热分水腔的中部。
[0031]在一些可能的实施例中，壳体上还具有冷却液进口和冷却液出口；能量回收提升装置还包括与高温空气冷却腔进行热交换的冷却液冷却腔，冷却液冷却腔的第一端与冷却液进口连通，冷却液冷却腔的第二端与冷却液出口连通。
[0032]在一些可能的实施例中，冷却液腔体靠近低温高压空气出口布置。
[0033]第二方面，本专利技术提供一种燃料电池能量回收系统，包括燃料电池、电机、空压机、膨胀机和如上述任一项的能量回收提升装置，其中：
[0034]电机的转子与空压机连接以驱动空压机运行；
[0035]膨胀机的动力输出端与电机的转子连接，以驱动电机的转子转动；
[0036]燃料电池的电堆阳极侧尾气出口与能量回收提升装置的废氢气体入口连通，能量回收提升装置的高温高压空气入口与空压机的出口连通，能量回收提升装置的低温高压空气入口与燃料电池的电堆阴极侧入口连通；能量回收提升装置的低温低压空气入口与燃料电池的电堆阴极侧尾气出口连通；能量回收提升装置的高温低压空气入口与膨胀机的入口连通。
[0037]在一些可能的实施例中，燃料电池能量回收系统还包括设置于能量回收提升装置的低温高压空气出口与燃料电池的电堆阳极侧入口的截止阀。
[0038]在一些可能的实施例中，燃料电池能量回收系统还包括设置于能量回收提升装置的废氢气体入口与燃料电池的电堆阳极侧尾气出口的排氢阀。
[0039]在一些可能的实施例中，燃料电池能量回收系统还包括与燃料电池的电堆阳极侧入口连通的氢瓶，其中，氢瓶与的电堆阳极侧入口之间设置有减压阀，以调节氢瓶进入电堆阳极侧入口之间的氢气压力。
[0040]在一些可能的实施例中，燃料电池能量回收系统还包括氢循环泵，氢循环泵的进口与燃料电池的电堆阳极侧尾气出口连通，氢循环泵的出口与燃料电池的电堆阳极侧入口连通。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量回收提升装置，其特征在于，包括壳体、隔板组件和氢氧反应器，其中：所述壳体上具有高温高压空气入口、低温高压空气出口、低温低压空气入口、高温低压空气出口和废氢气体入口；所述隔板组件设置于所述壳体的内部并将所述壳体内部分隔为高温空气冷却腔、与所述高温空气冷却腔进行热交换的低温气体加热分水腔和表面涂有催化剂的氢空反应加热分水腔，所述高温空气冷却腔的第一端与所述高温高压空气入口连通，所述高温空气冷却腔的第二端与所述低温高压空气出口连通；所述低温气体加热分水腔的第一端与所述低温低压空气入口连通，所述低温气体加热分水腔的第二端与所述氢空反应加热分水腔连通；所述低温气体加热分水腔的与所述废氢气体入口连通，以将废氢气体输送至所述氢空反应加热分水腔中；所述氢空反应加热分水腔与所述高温低压空气出口连通，所述氢氧反应器设置于所述氢空反应加热分水腔中，以将氧化还原反应后产生的高温混合气体由所述高温低压空气出口排出；所述氢空反应加热分水腔与所述排水出口连通，以将氧化还原反应后分离出的液态水由所述排水出口排出。2.如权利要求1所述的能量回收提升装置，其特征在于，所述隔板组件包括第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板和第五隔板，其中：所述第一隔板和所述第二隔板按照第一预设轨迹围成具有开口的所述氢空反应加热分水腔，所述氢氧反应器固定在所述第二隔板并与所述高温低压空气出口连通；所述第三隔板和所述第四隔板按照第二预设轨迹由所述低温低压空气入口延伸至与所述氢空反应加热分水腔的开口处，且所述第三隔板与所述第四隔板之间围成所述低温气体加热分水腔；所述第五隔板按照第三预设轨迹包围所述第三隔板和所述第四隔板，且所述第五隔板与所述第一隔板、所述第三隔板和第四隔板之间围成所述高温空气冷却腔。3.如权利要求2所述的能量回收提升装置，其特征在于，所述第三隔板和所述第四隔板呈蛇形结构，所述低温气体加热分水腔呈蛇形结构，所述第四隔板形成所述低温气体加热分水腔的低洼。4.如权利要求1所述的能量回收提升装置，其特征在于，还包括设置于所述壳体的排水出口，所述低温气体加热分水腔与所述排水出口连通，以将分离出的液态水经所述排水出口排出；所述氢空反应加热分水腔与排水出口连通，以将氧化还原反应后分离出的液态水由排水出口排出。5.如权利要求4所述的能量回收提升装置，其特征在于，所述隔板组件包括第六隔板、第七隔板、第八隔板和第九隔板，其中：所述第六隔板按照第四预设轨迹围成所述氢空反应加热分水腔，所述氢氧反应器的主体固定在所述第六隔板上，所述氢氧反应器的空气入口与所述低温气体加热分水腔连通，所述氢氧反应器的排气口与所述高温低压空气出口连通；所述第七隔板和所述第八隔板按照第五预设轨迹由所述低温低压空气入口延伸至所述第六隔板处，且所述第七隔板与所述第八隔板之间围成所述低温气体加热分水腔，所述低温气体加热分水腔与所述高温空气冷却腔通过所述第七隔板和所述第八隔板进行热交
换；所述第九隔板按照第六预设轨迹包围所述第七隔板和所述第八隔板，且所述第九隔板与所述第六隔板、所述第七隔板和所述第八隔板之间围成所述高温空气冷却腔。6.如权利要求5所述的能量回收提升装置，其特征在于，还包括第十隔板，所述第十隔板分隔所述高温低压空气出口与所述低温气体加热分水腔，所述氢氧反应器的排气口穿过所述第十隔板与所述高温低压空气出口连通。7.如权利要求6所述的能量回收提升装置，其特征在于，还包括集水腔，所述低温气体加热分水腔和所述氢空反应加热分水腔均通过所述集水腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯中军，王鸿鹄，王克勇，齐同仑，蔡俊，张许辉，
申请(专利权)人：上海捷氢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：