一种燃料电池系统及车辆技术方案

本实用新型专利技术涉及车辆技术领域，具体公开了一种燃料电池系统及车辆，该燃料电池系统包括电堆本体、第一真空发生装置和第二真空发生装置，电堆本体具有氢气流道、空气流道、与氢气流道连通的氢气入口和氢气出口、以及与空气流道连通的空气入口和空气出口，第一真空发生装置用于对氢气流道抽真空；第二真空发生装置用于对空气流道抽真空。当电堆本体在启停时，可通过第一真空发生装置将氢气流道中的氢气抽出，通过第二真空发生装置将空气流道中的空气抽出，从而避免氧气渗透进入阳极，进而避免形成氢空界面，保证电堆本体的性能稳定，同时还可保证电堆本体的耐久性。保证电堆本体的耐久性。保证电堆本体的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统及车辆


[0001]本技术涉及车辆
，尤其涉及一种燃料电池系统及车辆。

技术介绍

[0002]燃料电池电堆通常采用氢气作为燃料，在使用过程中，容易出现电池氢空界面、膜电极水淹以及低温启动困难等问题。
[0003]电池氢空界面对燃料电池电堆的寿命影响巨大，氢空界面主要发生在启停过程中，由于两极气体分压不同和密封原因，氧气会通过渗透进入阳极，启动时注入氢气会形成氢空界面，界面电位达到1.4V以上将导致碳腐蚀，降解质子膜中催化剂载体，造成催化剂损失，引起燃料电池电堆性能与耐久性的下降。
[0004]当燃料电池电堆本身产水过剩时，进入燃料电池电堆的空气湿度过高，出口气体带出水的能力下降，过多的水在燃料电池电堆内积累，导致膜电极水淹，造成局部热点，甚至欠气反极等问题。并且，关机时燃料电池电堆的水含量会显著影响低温启动性能。对此，现有技术中，如申请号为201020290126.4的前期专利中公开了一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池的入口、出口分别设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，在第二阀输出端设真空负压装置，尾排电磁阀开启时，通过真空负压装置在燃料电池阳极氢侧尾端产生负压，从而将此刻燃料电池氢腔出入口压差提高到足以产生将氢腔水排出的程度，从而保证燃料电池发动机的性能正常运行，能够有效解决上述水淹问题以及低温启动困难问题，但无法有效解决电池氢空界面的问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于：提供一种燃料电池系统及车辆，以解决燃料电池电堆在使用过程中容易出现电池氢空界面的问题。
[0006]一方面，本技术提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括电堆本体，所述电堆本体具有氢气流道、空气流道、与所述氢气流道连通的氢气入口和氢气出口、以及与所述空气流道连通的空气入口和空气出口，燃料电池系统还包括：
[0007]第一真空发生装置，所述第一真空发生装置用于对所述氢气流道抽真空；
[0008]第二真空发生装置，所述第二真空发生装置用于对所述空气流道抽真空。
[0009]作为燃料电池系统的优选技术方案，所述第一真空发生装置包括第一文丘里变径结构，所述第一文丘里变径结构具有第一高压气体入口，第一高压气体出口以及第一真空抽取口；
[0010]所述燃料电池系统还包括与所述氢气入口连通的氢气供给管路，与所述氢气出口连通的氢气尾排管路；
[0011]所述氢气供给管路和所述氢气尾排管路中的一个设置有第一开关阀，所述第一真空抽取口与所述氢气供给管路和所述氢气尾排管路中的另一个连通。
[0012]作为燃料电池系统的优选技术方案，所述燃料电池系统包括多个所述第一真空发
生装置，多个所述第一真空发生装置的所述第一真空抽取口均与所述氢气供给管路或者所述氢气尾排管路连通。
[0013]作为燃料电池系统的优选技术方案，多个所述第一真空发生装置沿氢气的流动方向依次间隔设置，且任意相邻的两个所述第一真空发生装置中，一个所述第一真空发生装置的第一高压气体出口与另一个所述第一真空发生装置的第一高压气体入口连通。
[0014]作为燃料电池系统的优选技术方案，所述第一真空发生装置包括第一文丘里变径结构，所述第一文丘里变径结构具有第一高压气体入口，第一高压气体出口以及第一真空抽取口；
[0015]所述燃料电池系统还包括与所述氢气入口连通的第一管路，与所述氢气出口连通的第二管路，设置于所述第一管路的第一控制阀，设置于所述第二管路的第二控制阀；
[0016]所述第一真空抽取口同时与所述第一管路和所述第二管路连通，且所述第一真空抽取口与所述第一管路的连通位置与所述氢气入口分别位于所述第一控制阀的两侧，所述第一真空抽取口与所述第二管路的连通位置与所述氢气出口分别位于所述第二控制阀的两侧。
[0017]作为燃料电池系统的优选技术方案，所述第二真空发生装置包括第二文丘里变径结构，所述第二文丘里变径结构具有第二高压气体入口，第二高压气体出口以及第二真空抽取口；
[0018]所述燃料电池系统还包括与所述空气入口连通的空气供给管路，与所述空气出口连通的空气尾排管路；
[0019]所述空气供给管路和所述空气尾排管路中的一个设置有第二开关阀，所述第二真空抽取口与所述空气供给管路和所述空气尾排管路中的另一个连通。
[0020]作为燃料电池系统的优选技术方案，所述燃料电池系统包括多个所述第二真空发生装置，多个所述第二真空发生装置的所述第二真空抽取口均与所述空气供给管路或者所述空气尾排管路连通。
[0021]作为燃料电池系统的优选技术方案，多个所述第二真空发生装置沿空气的流动方向依次间隔设置，且任意相邻的两个所述第二真空发生装置中，一个所述第二真空发生装置的第二高压气体出口与另一个所述第二真空发生装置的第二高压气体入口连通。
[0022]作为燃料电池系统的优选技术方案，所述第二真空发生装置包括第二文丘里变径结构，所述第二文丘里变径结构具有第二高压气体入口，第二高压气体出口以及第二真空抽取口；
[0023]所述燃料电池系统还包括与所述空气入口连通的第三管路，与所述空气出口连通的第四管路，设置于所述第三管路的第三控制阀，设置于所述第四管路的第四控制阀；
[0024]所述第二真空抽取口同时与所述第三管路和所述第四管路连通，且所述第二真空抽取口与所述第三管路的连通位置与所述空气入口分别位于所述第三控制阀的两侧，所述第二真空抽取口与所述第四管路的连通位置与所述空气出口分别位于所述第四控制阀的两侧。
[0025]另一方面，本技术提供一种车辆，包括上述任一方案中的燃料电池系统。
[0026]本技术的有益效果为：
[0027]本技术提供一种燃料电池系统及车辆，该燃料电池系统包括电堆本体、第一
真空发生装置和第二真空发生装置。电堆本体具有氢气流道、空气流道、与氢气流道连通的氢气入口和氢气出口、以及与空气流道连通的空气入口和空气出口，第一真空发生装置用于对氢气流道抽真空；第二真空发生装置用于对空气流道抽真空。当电堆本体在启停时，可通过第一真空发生装置将氢气流道中的氢气抽出，通过第二真空发生装置将空气流道中的空气抽出，从而避免氧气渗透进入阳极，进而避免形成氢空界面，保证电堆本体的性能稳定，同时还可保证电堆本体的耐久性。
附图说明
[0028]图1为本技术实施例中燃料电池系统的结构示意图一；
[0029]图2为本技术实施例中燃料电池系统的结构示意图二；
[0030]图3为本技术实施例中燃料电池系统的结构示意图三；
[0031]图4为本技术实施例中燃料电池系统的结构示意图四；
[0032]图5为本技术实施例中燃料电池系统的结构示意图五；
[0033]图6为本技术实施例中燃料电池系统的结构示意图六。
[0034]图中：
[0035]1、电堆本体；11、氢气入口；12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，包括电堆本体(1)，所述电堆本体(1)具有氢气流道、空气流道、与所述氢气流道连通的氢气入口(11)和氢气出口(12)、以及与所述空气流道连通的空气入口(13)和空气出口(14)，其特征在于，燃料电池系统还包括：第一真空发生装置(2)，所述第一真空发生装置(2)用于对所述氢气流道抽真空；第二真空发生装置(3)，所述第二真空发生装置(3)用于对所述空气流道抽真空。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一真空发生装置(2)包括第一文丘里变径结构，所述第一文丘里变径结构具有第一高压气体入口(21)，第一高压气体出口(22)以及第一真空抽取口(23)；所述燃料电池系统还包括与所述氢气入口(11)连通的氢气供给管路(4)，与所述氢气出口(12)连通的氢气尾排管路(5)；所述氢气供给管路(4)和所述氢气尾排管路(5)中的一个设置有第一开关阀(8)，所述第一真空抽取口(23)与所述氢气供给管路(4)和所述氢气尾排管路(5)中的另一个连通。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括多个所述第一真空发生装置(2)，多个所述第一真空发生装置(2)的所述第一真空抽取口(23)均与所述氢气供给管路(4)或者所述氢气尾排管路(5)连通。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，多个所述第一真空发生装置(2)沿氢气的流动方向依次间隔设置，且任意相邻的两个所述第一真空发生装置(2)中，一个所述第一真空发生装置(2)的第一高压气体出口(22)与另一个所述第一真空发生装置(2)的第一高压气体入口(21)连通。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一真空发生装置(2)包括第一文丘里变径结构，所述第一文丘里变径结构具有第一高压气体入口(21)，第一高压气体出口(22)以及第一真空抽取口(23)；所述燃料电池系统还包括与所述氢气入口(11)连通的第一管路(201)，与所述氢气出口(12)连通的第二管路(202)，设置于所述第一管路(201)的第一控制阀(101)，设置于所述第二管路(202)的第二控制阀(102)；所述第一真空抽取口(23)同时与所述第一管路(201)和所述第二管路(202)连通，且所述第一真空抽取口(23)与所述第一管路(201)的连通位置与所述氢气入口(11)分别位于所述第一控制阀(101)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵卿，李海鸥，张小芹，贾琪，
申请(专利权)人：山东国创燃料电池技术创新中心有限公司，
类型：新型
国别省市：