一种用于水下航行器的燃料电池发动机系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于水下航行器的燃料电池发动机系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术在水下使用时外部水容易通过尾排管路进入发动机内部造成电堆漏水和相应零部件损坏的问题。该装置包括电堆、空气供应设备、氢气供应设备、分水件、排氢阀，以及可调阀门开度的单向膜瓣阀。单向膜瓣阀固定于水下航行器的尾排管道上，设于气液混排点之后的位置，其具有2片以上膜瓣，相邻膜瓣的侧边依次抵靠形成顶部朝向水侧的棱锥结构；相邻瓣膜的叠合处具有一定的间隙，瓣膜移动导致间隙扩张时阀门开启，瓣膜移动导致间隙收缩时阀门关闭。电堆的氢气入口接氢气供应设备，其氢气尾气出口依次经分水件、排氢阀后接水下航行器的尾排管道。道。道。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下航行器的燃料电池发动机系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种用于水下航行器的燃料电池发动机系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池发动机，是将氢气的化学能转化为电能的发电装置。由于不经过燃烧，避免了卡诺循环的限制，能量利用率可达40％～60％，同时对环境十分友好。
[0003]在发动机运行过程中，阴极会产生大量的水，由于水的渗透与拖曳作用，部分水渗透至阳极，最后阴/阳极水经过系统的尾排管路排出。但在水下运行时，由于气体与压力降的原因，燃料电池发动机可能无法顺利地排出生产的水。特别是在水下运行关机过程中，外部的水会倒灌进尾排管路，从而影响发动机正常运行，也会导致燃料电池无法正常地排水排气。
[0004]水无法顺利排出，电堆会出现水淹现象，长时间运行对于电堆的性能和寿命会造成较大的不可逆损伤。零部件长时间积水运行时，性能与寿命同样会受到不可逆转的损伤。同时，倒灌的水不能及时排出，堆积在尾排管路中，在冬天会出现结冰粘连的现象，从而瘫痪整个发动机。

技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水下航行器的燃料电池发动机系统，其特征在于，包括电堆(9)、空气供应设备、氢气供应设备、分水件(10)、排氢阀(12)，以及可调阀门开度的单向膜瓣阀(8)；其中，单向膜瓣阀(8)固定于水下航行器的尾排管道上，设于气液混排点之后的位置，其具有2片以上膜瓣，相邻膜瓣的侧边依次抵靠形成顶部朝向水侧的棱锥结构；相邻瓣膜的叠合处具有一定的间隙，瓣膜移动导致间隙扩张时阀门开启，瓣膜移动导致间隙收缩时阀门关闭；电堆(9)的空气入口接空气供应设备，其空气尾气出口接水下航行器的尾排管道，其空气入口接氢气供应设备，其氢气尾气出口依次经分水件(10)的出水口、排氢阀(12)后接水下航行器的尾排管道。2.根据权利要求1所述的用于水下航行器的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述棱柱结构的顶部朝向与尾排管道的轴向方向一致。3.根据权利要求1或2所述的用于水下航行器的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述单向膜瓣阀(8)的瓣膜采用高可塑性材料制备或设置弹性复位机构，内部具有驱动其移动的电控驱动单元。4.根据权利要求3所述的用于水下航行器的燃料电池发动机系统，其特征在于，还包括：控制器(16)，用于在水下航行器进行水下作业时，获取混排管道内的排气压力；以及，监测到混排管道内的排气压力大于外界水压时，控制单向膜瓣阀(8)开启，并根据排气压力与外界水压的压差调整单向膜瓣阀(8)的开度；以及，监测到混排管道内的排气压力小于等于外界水压，控制单向膜瓣阀(8)关闭。5.根据权利要求4所述的用于水下航行器的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述控制器(16)进一步包括：数据采集单元，用于获取混排管道内的排气压力、外界水压；数据处理与控制单元，用于在水下航行器进行水下作业时，燃料电池发动机启动后，获取混排管道内的排气压力，监测到混排管道内的排气压力大于外界水压时，控制单向膜瓣阀(8)开启，并根据排气压力与外界水压的压差调整单向膜瓣阀(8)的开度，监测到混排管道内的排气压力小于等于外界水...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟佳，张潇丹，苗佩宇，姜海林，方川，
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：