高温燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高温燃料电池系统，包括：高温电堆、燃料装置和空气装置；所述燃料装置为高温电堆提供燃料，所述空气装置为高温电堆提供空气；所述燃料装置，包括燃料储存装置、喷射器和引射器，所述燃料储存装置中的燃料依次经喷射器和引射器后输入高温电堆；所述空气装置，包括空压机、一级热交换器、加热器和节温器，空气经一级热交换器和加热器后得到加热后的空气，加热后的空气进入高温电堆进行反应得到反应后气体，反应后气体经节温器传输至一级热交换器，反应后气体通过一级热交换器为空气进行加热。使得高温燃料电池达到启动时间短且动态响应块的目的。动态响应块的目的。动态响应块的目的。

【技术实现步骤摘要】
高温燃料电池系统


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种高温燃料电池系统。

技术介绍

[0002]目前质子交换膜燃料电池的工作温度在90℃以下，对于大功率重卡的散热要求是一个极大挑战，且水管理会较为困难，容易出现水淹、膜干等情况，对有机质子交换膜的寿命影响较大，另一方面，氢气中的一氧化碳等杂质会造成电池中毒现象，不利于燃料电池的寿命提高。采用无机类陶瓷膜作为电解质，提高反应温度至200℃以上可避免此类问题发生，但需要匹配相应的燃料电池系统，目前高温燃料电池由于启动时间长，动态响应慢，仅实现固定电站场景的应用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种高温燃料电池系统，至少部分的解决现有技术中存在的高温燃料电池启动时间长和动态响应慢问题。
[0004]第一方面，本公开实施例提供了一种高温燃料电池系统，包括：高温电堆、燃料装置和空气装置；
[0005]所述燃料装置为高温电堆提供燃料，所述空气装置为高温电堆提供空气；
[0006]所述燃料装置，包括燃料储存装置、喷射器和引射器，所述燃料储存装置中的燃料依次经喷射器和引射器后输入高温电堆；
[0007]所述空气装置，包括空压机、一级热交换器、加热器和节温器，空气经一级热交换器和加热器后得到加热后的空气，加热后的空气进入高温电堆进行反应得到反应后气体，反应后气体经节温器传输至一级热交换器，反应后气体通过一级热交换器为空气进行加热。
[0008]可选的，所述燃料装置还包括减压阀，燃料储存装置的燃料经减压阀进入燃料喷射器。
[0009]可选的，燃料经减压阀进入喷射器，在喷射器中根据燃料电池系统的需求功率调节燃料的流量和压力后，将燃料传输至引射器，引射器输出的燃料进入高温电堆内反应，高温电堆内未反应完的气体通过引射器回流至高温电堆入口进行循环利用，高温电堆反应过程中产生的非燃料物质形成尾气，尾气通过尾排管道排出。
[0010]可选的，所述尾排管道上设置尾排阀。
[0011]可选的，所述燃料装置还包括高压传感器、中压传感器、低压传感器和回流压力传感器；
[0012]所述高压传感器设置在减压阀和喷射器之间，所述中压传感器设置在喷射器和引射器之间，所述低压传感器设置在引射器和高温电堆之间，所述回流压力传感器设置在尾排管道上。
[0013]可选的，所述空气装置还包括膨胀机、节气门和二级热交换器；所述一级热交换器
的出口尾气和节温器的尾气汇合后进入膨胀机进行做功，节气门设置在膨胀机的入口出，节气门用于调节膨胀机所需压力，膨胀机产生的气体进入二级热交换器。
[0014]可选的，所述空气装置还包括第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；
[0015]所述第二温度传感器设置在一级热交换器和加热器之间，所述第三温度传感器设置在加热器和高温电堆之间，所述第四温度传感器设置在高温电堆与节温器之间，所述第五温度传感器设置在节气门与膨胀机之间，所述第二压力传感器设置在高温电堆与节温器之间，所述第三压力传感器设置在节气门与膨胀机之间，所述第三温度传感器监测高温电堆的入堆温度，所述第四温度传感器监控高温电堆出口温度，所述第五温度传感器监测的温度信号和第三压力传感器检测的压力信号用于计算膨胀机回收功率。
[0016]可选的，所述空气装置还包括第一温度传感器和第一压力传感器，所述第一温度传感器用于监测空压机出口温度，所述第一压力传感器用于监测空压机出口压力。
[0017]可选的，所述空气装置还包括空滤、第一空气流量计和第二空气流量计；
[0018]所述第一空气流量计设置在空压机的前端，所述空滤设置在第一空气流量计的前端；所述第二空气流量计设置在节温器和一级热交换器之间。
[0019]可选的，还包括DC
‑
DC变换装置，所述DC
‑
DC变换装置与高温电堆电连接，所述DC
‑
DC变换装置用于将燃料电池产生的电调节至车辆所需的功率。
[0020]本专利技术提供的高温燃料电池系统，通过设置加热器、空压机、燃料喷射器和节温器等零部件，满足启停、变载以及不同工况下的流量、压力和温度需求，解决高温燃料电池系统的动态响应慢问题，从而使得高温燃料电池达到启动时间短且动态响应块的目的。
[0021]本专利技术采用多层级的热交换装置以及膨胀机对尾排空气的能量进行回收，采用引射器进行燃料循环利用，大大提高了高温燃料电池系统的能量综合利用效率。
附图说明
[0022]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0023]图1为本公开实施例提供的高温燃料电池系统的结构框图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0025]应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0026]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显
而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0027]还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0028]另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0029]为了便于理解，如图1所示，本实施例公开了一种高温燃料电池系统，包括：高温电堆、燃料装置和空气装置；
[0030]所述燃料装置为高温电堆提供燃料，所述空气装置为高温电堆提供空气；
[0031]所述燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温燃料电池系统，其特征在于，包括：高温电堆、燃料装置和空气装置；所述燃料装置为高温电堆提供燃料，所述空气装置为高温电堆提供空气；所述燃料装置，包括燃料储存装置、喷射器和引射器，所述燃料储存装置中的燃料依次经喷射器和引射器后输入高温电堆；所述空气装置，包括空压机、一级热交换器、加热器和节温器，空气经一级热交换器和加热器后得到加热后的空气，加热后的空气进入高温电堆进行反应得到反应后气体，反应后气体经节温器传输至一级热交换器，反应后气体通过一级热交换器为空气进行加热。2.根据权利要求1所述的高温燃料电池系统，其特征在于，所述燃料装置还包括减压阀，燃料储存装置的燃料经减压阀进入燃料喷射器。3.根据权利要求2所述的高温燃料电池系统，其特征在于，燃料经减压阀进入喷射器，在喷射器中根据燃料电池系统的需求功率调节燃料的流量和压力后，将燃料传输至引射器，引射器输出的燃料进入高温电堆内反应，高温电堆内未反应完的气体通过引射器回流至高温电堆入口进行循环利用，高温电堆反应过程中产生的非燃料物质形成尾气，尾气通过尾排管道排出。4.根据权利要求3所述的高温燃料电池系统，其特征在于，所述尾排管道上设置尾排阀。5.根据权利要求3所述的高温燃料电池系统，其特征在于，所述燃料装置还包括高压传感器、中压传感器、低压传感器和回流压力传感器；所述高压传感器设置在减压阀和喷射器之间，所述中压传感器设置在喷射器和引射器之间，所述低压传感器设置在引射器和高温电堆之间，所述回流压力传感器设置在尾排管道上。6.根据权利要求1所述的高温燃料电池系统，其特征在于，所述空气装置还包括膨胀机、节气门和二级热交换器；所述一级热交换器的出口尾气和节温器的尾气汇合后进入膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞强，曹季冬，方川，张国强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：