用于对燃料电池外壳进行通风的系统和方法技术方案

本公开涉及用于高效地对来自燃料电池外壳的氢气进行通风的系统和方法。壳的氢气进行通风的系统和方法。壳的氢气进行通风的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
用于对燃料电池外壳进行通风的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用根据《美国法典》第35卷第119（e）节和任何其他适用的法律或法规，本非临时申请要求于2021年8月24日提交的序列号为63/236,529的美国临时专利申请的权益和优先权，该临时专利申请的全部公开内容在此通过引用明确并入本文。


[0002]本公开涉及用于对燃料电池外壳进行通风的系统和方法。

技术介绍

[0003]燃料电池系统以其高效使用燃料来开发直流（DC）电力而闻名。在燃料电池系统中，空气通常由空气压缩机压缩，该空气压缩机从大气抽吸进空气、压缩空气并且然后通过燃料电池外壳将其供给到堆。在空气压缩机的正常操作期间，空气压缩机可虹吸掉其压缩的输出空气中的一些以在空气压缩机本身内被用于内部燃料电池系统部件的空气冷却以及被用于空气
‑
箔轴承。虹吸掉的空气可被称为寄生损耗，因为它减小在燃料电池堆处可使用的空气的体积。
[0004]在现有燃料电池系统中，这种寄生损耗空气一旦已经被用于冷却和轴承目的就被排回大气中。虹吸掉的空气量通常在压缩空气流的总质量的5
‑
10%的范围内。除了该虹吸的空气之外，需要第二寄生空气损耗以对当前燃料电池外壳进行通风，这进一步限制在堆处从空气压缩机接收的空气量。
[0005]具体地，当前燃料电池外壳可被通风以便保持氢气浓度低于其爆炸下限，这是防止火灾或爆炸所必需的。燃料电池外壳的这种通风通过将新鲜的经过滤空气引导到燃料电池外壳中以便稀释氢气浓度来实现。在现有系统中，新鲜的经过滤空气从旨在供给燃料电池堆的压缩机的输出空气中被转向，从而形成先前提及的第二寄生损耗。
[0006]本公开涉及用于对燃料电池外壳进行通风的系统和方法。具体地，本公开涉及通过消除使压缩空气转向到燃料电池堆以用于通风的需要来增加燃料电池系统的最大效率和净输出功率的系统、装置和方法。此外，本公开涉及系统和方法，其中，寄生损耗空气由燃料电池系统捕获并再循环以对燃料电池外壳进行通风，从而改善燃料电池和燃料电池系统的效率和性能。

技术实现思路

[0007]包括本公开的实施例以满足这些和其他需求。在本文描述的本公开的第一方面中，用于对燃料电池外壳进行通风的系统或装置包括燃料电池外壳、空气压缩机、软管网络和空气流。所述燃料电池外壳包括至少两个燃料电池外壳入口和至少一个燃料电池外壳出口。所述空气压缩机包括至少一个空气压缩机入口和至少两个空气压缩机出口。所述空气流包括压缩空气流和寄生损耗空气流。
[0008]所述软管网络包括至少四个软管区段。所述第一方面的第一软管区段包括第一自
由端部和联接到所述至少一个空气压缩机入口的第二端部。第二软管区段包括联接到所述至少两个空气压缩机出口中的一者的第一端部和联接到所述至少两个燃料电池外壳入口中的一者的第二端部。第三软管区段包括联接到所述至少一个燃料电池外壳出口的第一端部和第二自由端部。第四软管区段包括联接到所述至少两个空气压缩机出口中的第二空气压缩机出口的第一端部。所述第二软管区段和所述第三软管区段包括在第一流动路径中，并且所述第四软管区段包括在第二流动路径中。
[0009]在一些实施例中，所述第四软管区段还可包括联接到所述至少两个燃料电池外壳入口中的第二燃料电池外壳入口的第二端部。所述第二流动路径还可包括所述第三软管区段。在一些实施例中，所述寄生损耗空气流可沿着所述第四软管区段穿过通风空气冷却器。
[0010]在一些实施例中，所述软管网络还可包括第五软管区段。所述第五软管区段可包括联接到所述至少一个燃料电池外壳出口中的第二燃料电池外壳出口的第一端部和第二自由端部。在一些实施例中，所述第五软管区段可包括在所述第二流动路径中。在一些实施例中，所述寄生损耗空气流可沿着所述第四软管区段穿过通风空气冷却器。
[0011]在一些实施例中，所述燃料电池外壳可包括燃料电池或燃料电池堆。在一些实施例中，所述燃料电池或所述燃料电池堆可包括氢气。
[0012]在一些实施例中，所述第四软管区段还可包括第二自由端部。在一些实施例中，所述软管网络还可包括第五软管区段和第六软管区段。所述第六软管区段可包括在重定向点处接合到所述第四软管区段的第一端部和联接到所述至少两个燃料电池外壳入口中的第二燃料电池外壳入口的第二端部。所述第五软管区段可包括联接到所述至少一个燃料电池外壳出口中的第二燃料电池外壳出口的第一端部和在返回点处接合到所述第四软管区段的第二端部。在一些实施例中，所述第二流动路径包括所述第六软管区段和所述第五软管区段，并且所述返回点沿所述第二流动路径位于所述重定向点的顺流。在一些实施例中，所述寄生损耗空气流沿着所述第六软管区段穿过通风空气冷却器。在一些实施例中，所述燃料电池外壳包括燃料电池或燃料电池堆。在一些实施例中，所述燃料电池或燃料电池堆可包括氢气。
[0013]在一些实施例中，所述至少一个燃料电池外壳出口可包括压力释放阀。在一些实施例中，空气过滤器可沿着所述第一软管区段设置。在一些实施例中，所述第一流动路径可提供所述压缩空气流的行进路径。在一些实施例中，所述第二流动路径可提供所述寄生损耗空气流的行进路径。
[0014]在本公开的第二方面中，一种对燃料电池系统的燃料电池外壳进行通风的方法包括以下步骤：通过空气压缩机将空气流抽吸到所述燃料电池系统中，所述空气流包括寄生损耗空气流和外壳排出空气流，将所述寄生损耗空气流从所述空气压缩机排到软管网络中，通过所述软管网络将所述寄生损耗空气流引导到所述燃料电池外壳中，以及从所述燃料电池外壳排放外壳排出空气流。
[0015]在一些实施例中，所述寄生损耗空气流可以是用于排放所述空气压缩机的所述空气轴承的排出空气流。在一些实施例中，将所述寄生损耗空气流排到所述软管网络中可包括使寄生损耗空气流穿过通风空气冷却器。在一些实施例中，从所述燃料电池外壳排放所述外壳排出空气流可包括推动所述外壳排出空气流通过所述软管网络。在一些实施例中，所述燃料电池外壳可包括燃料电池或燃料电池堆。在一些实施例中，所述燃料电池或所述
燃料电池堆可使用氢气。
[0016]在一些实施例中，所述软管网络可提供至少一个流动路径。所述至少一个流动路径可提供所述寄生损耗空气流的行进路径。例如，所述第一流动路径和/或所述第二流动路径可提供所述寄生损耗空气流的行进路径。
附图说明
[0017]图1A是包括连接到电厂配套设施的一个或多个燃料电池堆的燃料电池系统的图示。
[0018]图1B是包括一个或多个燃料电池模块的燃料电池系统的图示。
[0019]图1C是燃料电池堆中的燃料电池的部件的图示。
[0020]图2是本公开的包括通风系统的燃料电池系统的一个实施例的示意图。
[0021]图3是燃料电池系统的空气压缩机的一个实施例的放大图。
[0022]图4是本公开的燃料电池外壳的一个实施例的放大图。
[0023]图5A是本公开的第二流动路径的一个实施例的示意图。
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于对燃料电池外壳进行通风的系统，所述系统包括：燃料电池外壳，所述燃料电池外壳包括至少两个燃料电池外壳入口和至少一个燃料电池外壳出口，空气压缩机，所述空气压缩机包括至少一个空气压缩机入口和至少两个空气压缩机出口，软管网络，所述软管网络包括至少四个软管区段，其中，第一软管区段包括第一自由端部和联接到所述至少一个空气压缩机入口的第二端部，其中，第二软管区段包括联接到所述至少两个空气压缩机出口中的一者的第一端部和联接到所述至少两个燃料电池外壳入口中的一者的第二端部，其中，第三软管区段包括联接到所述至少一个燃料电池外壳出口的第一端部和第二自由端部，并且其中，第四软管区段包括联接到所述至少两个空气压缩机出口中的第二空气压缩机出口的第一端部，其中，第一流动路径包括所述第二软管区段和所述第三软管区段，而第二流动路径包括所述第四软管区段，以及空气流，所述空气流包括压缩空气流和寄生损耗空气流。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四软管区段还包括联接到所述至少两个燃料电池外壳入口中的第二燃料电池外壳入口的第二端部，并且所述第二流动路径还包括所述第三软管区段。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述软管网络还包括第五软管区段或第六软管区段。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第五软管区段包括联接到所述至少一个燃料电池外壳出口中的第二燃料电池外壳出口的第一端部和第二自由端部。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述寄生损耗空气流沿着所述第四软管区段穿过通风空气冷却器。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述燃料电池外壳包括燃料电池或燃料电池堆。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述燃料电池或燃料电池堆包...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：洁能氏公司，
类型：发明
国别省市：