一种加温加氧的燃料电池以及车辆制造技术

本实用新型专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种加温加氧的燃料电池以及车辆，所述燃料电池包括空气分离器、空压机以及电堆；所述电堆包括空气侧入口；所述空气分离器上设置出口，所述分离器出口通过空压机与空气侧入口连通；所述分离器出口上设置有透氧膜；本实用新型专利技术通过空气分离器上的透氧膜，能够将空气中的氧气分离出来，而分离出的氧气直接通过空压机送入到电堆内，高浓度的氧气，能够快速提升反应堆功率并加速反应堆的反应速率，进而放热升温，实现了冷启动，大大的提升了反应堆功率以及缩短了冷启动的时间。及缩短了冷启动的时间。及缩短了冷启动的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种加温加氧的燃料电池以及车辆


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体涉及一种加温加氧的燃料电池以及车辆。

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，一方面由于自然环境中的空气氧含量太低，限制了电堆的发电功率。另外一方面，低温低湿度的电堆反应也限制了电堆的发电功率；且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的氧气浓度决定，无法调节，在冷启动时只能等待反应堆达到要求后车辆才能运行，效率低。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是：提供一种能够实现快速冷启动的加温加氧的燃料电池以及车辆。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
[0005]一种加温加氧的燃料电池，包括空气分离器、空压机以及电堆；
[0006]所述电堆包括空气侧入口；
[0007]所述空气分离器上设置出口，所述分离器出口通过空压机与空气侧入口连通；所述分离器出口上设置有透氧膜。
[0008]优选地，所述燃料电池还包括加热器，所述加热器设置在透氧膜上。
[0009]优选地，所述透氧膜为含有钡钙钛矿材质的透氧膜。
[0010]从上述描述可知，含有钡钙钛矿材质的透氧膜远离为高温富氧条件下，含钡(Ba)材料表面析出的BaO/BaO2纳米粒子对氧活化具有超高的活性，是氧交换反应的活性位点，因此含Ba钙钛矿氧化物表面高温氧活化和输运机制具有重要意义。
[0011]优选地，所述燃料电池还包括供氢系统；
[0012]所述加热器为氢气燃烧器，所述供氢系统与氢气燃烧器连通。
[0013]优选地，所述氢气燃烧器包括进口和出口，所述燃烧器进口与供氢系统连通；
[0014]所述燃料电池还包括涡轮和电机，所述涡轮包括进口和出口，所述涡轮进口与氢气燃烧器出口连通，所述涡轮出口与空气侧入口连通；
[0015]所述空压机、电机以及涡轮三者共轴设置。
[0016]优选地，所述空压机的出口还与涡轮进口连通。
[0017]优选地，所述燃料电池还包括空滤，所述空滤通过阀门与空气侧入口连通。
[0018]优选地，所述电堆还包括空气侧出口，所述空气侧出口通过阀门与空气侧入口连通。
[0019]优选地，所述空气分离器上设置有与空气侧入口直连的通道，所述燃料电池通过
空气分离器分离后剩余的气体对燃料电池进行吹扫。
[0020]为了解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案为：
[0021]一种车辆，包括上述的加温加氧的燃料电池。
[0022]本技术的有益效果在于：通过空气分离器上的透氧膜，能够将空气中的氧气分离出来，而分离出的氧气直接通过空压机送入到电堆内，高浓度的氧气，能够快速提升反应堆功率并加速反应堆的反应速率，进而放热升温，实现了冷启动，大大的提升了反应堆功率以及缩短了冷启动的时间。
附图说明
[0023]图1为本技术具体实施方式的一种加温加氧的燃料电池的结构框图；
[0024]标号说明：1、空气分离器；11、透氧膜；2、空压机；3、电堆；31、空气侧入口；32、空气侧出口；4、加热器；5、涡轮；6、电机；7、空滤；
具体实施方式
[0025]为详细说明本技术的
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。
[0026]请参照图1，一种加温加氧的燃料电池，包括空气分离器1、空压机2以及电堆3；
[0027]所述电堆3包括空气侧入口31；
[0028]所述空气分离器1上设置出口，所述分离器出口通过空压机2与空气侧入口31连通；所述分离器出口上设置有透氧膜11。
[0029]从上述描述可知，通过空气分离器1上的透氧膜11，能够将空气中的氧气分离出来，而分离出的氧气直接通过空压机2送入到电堆3内，高浓度的氧气，能够快速提升反应堆功率并加速反应堆的反应速率，进而放热升温，实现了冷启动，大大的提升了反应堆功率以及缩短了冷启动的时间。
[0030]进一步的，所述燃料电池还包括加热器4，所述加热器4设置在透氧膜11 上。
[0031]从上述描述可知，通过加热器4，能够实现对透氧膜11的加热，进而提升透氧效率；同时加热后的透氧膜11能够加热氧气，使得入堆的氧气温度更高，冷启动更快。
[0032]进一步的，所述透氧膜11为含有钡钙钛矿材质的透氧膜11。
[0033]从上述描述可知，含有钡钙钛矿材质的透氧膜11远离为高温富氧条件下，含钡(Ba)材料表面析出的BaO/BaO2纳米粒子对氧活化具有超高的活性，是氧交换反应的活性位点，因此含Ba钙钛矿氧化物表面高温氧活化和输运机制具有重要意义。
[0034]进一步的，所述燃料电池还包括供氢系统；
[0035]所述加热器4为氢气燃烧器，所述供氢系统与氢气燃烧器连通。
[0036]从上述描述可知，通过采用氢气燃烧室进行加热，能够直接使用燃料电池现有结构，同时氢气燃烧的温度更高，方便快速升温，同时实现透氧膜11的快速加热。
[0037]进一步的，所述氢气燃烧器包括进口和出口，所述燃烧器进口与供氢系统连通；
[0038]所述燃料电池还包括涡轮5和电机6，所述涡轮5包括进口和出口，所述涡轮5进口与氢气燃烧器出口连通，所述涡轮5出口与空气侧入口31连通；
[0039]所述空压机2、电机6以及涡轮5三者共轴设置。
[0040]从上述描述可知，通过空压机2、电机6以及涡轮5三者共轴设置，能够使得氢气燃烧器产生的燃烧废气，即高温水蒸气混合物推动涡轮5转动，进而带动空压机2转动，实现能量的多级利用；降温减压后的水蒸气混合物进入电堆3，实现加湿。
[0041]进一步的，所述空压机2的出口还与涡轮5进口连通。
[0042]从上述描述可知，通过空压机2的出口还与涡轮5进口连通，能够实现部分的高温氧气通过涡轮5进行带动空压机2转动，避免过量的高温氧气影响点电堆3的运行，同时方便控制直接入堆的氧气含量。
[0043]进一步的，所述燃料电池还包括空滤7，所述空滤通过阀门与空气侧入口 31连通。
[0044]从上述描述可知，空滤的设置，能够燃料电池可以根据需要控制空压机通过空滤进行空气的补充，使得进入电堆的混合气体达到最佳比例。
[0045]进一步的，所述电堆3还包括空气侧出口32，所述空气侧出口32通过阀门与空气侧入口31连通。
[0046]从上述描述可知，通过空气侧出口32通过阀门与空气侧入口31连通，实现氧气循环路，实现电堆3内未反应的氧气重复利用。
[0047]进一步的，所述空气分离器上设置有与空气侧入口直连的通道，所述燃料电池通过空气分离器分离后剩余的气体对燃料电池进行吹扫。
[0048]从上述描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加温加氧的燃料电池，其特征在于，包括空气分离器、空压机以及电堆；所述电堆包括空气侧入口；所述空气分离器上设置出口，所述分离器出口通过空压机与空气侧入口连通；所述分离器出口上设置有透氧膜。2.根据权利要求1所述的加温加氧的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括加热器，所述加热器设置在透氧膜上。3.根据权利要求2所述的加温加氧的燃料电池，其特征在于，所述透氧膜为含有钡钙钛矿材质的透氧膜。4.根据权利要求2所述的加温加氧的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括供氢系统；所述加热器为氢气燃烧器，所述供氢系统与氢气燃烧器连通。5.根据权利要求4所述的加温加氧的燃料电池，其特征在于，所述氢气燃烧器包括进口和出口，所述燃烧器进口与供氢系统连通；所述燃料电池还包括涡轮和电机，所述涡轮包括进口和出口，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞强，周百慧，高云庆，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：