一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，包括：涡轮增压器下设涡端，通过涡端驱动设于同一输出轴上的第一压端和第二压端；输出轴与电机驱动相连；涡端的输入端连接高压氢瓶，涡端的输出端连接燃料电池的阳极入口；第一压端的输入端连接燃料电池的阳极出口，第一压端的输出端与燃料电池的阳极入口连通；第二压端的输入端连接空气进口，第二压端的输出端连接至燃料电池的阴极入口。本实用新型专利技术具备与高压氢气相连的涡端，涡轮能够将高压氢气的压力势能转化为机械能；由于涡端的对高压氢气的压力势能的能量回收，可有效降低涡轮增压器的寄生功率，提高质子交换膜电堆的输出功率。功率。功率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统


[0001]本技术涉及一种涡轮增压器的
，特别是涉及一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统的


技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池系统由电堆、氢气子系统、空气子系统和相关水热管理系统组成。其中，氢气子系统的作用是向电堆提供一定湿度和压力的氢气，通常包括高压氢瓶、减压阀、比例阀、分水器、氢气循环泵等零部件。由于电堆出口仍含有大量未反应氢气，氢循环泵的作用是将电堆出口的气体输送至电堆入口，从而实现未反应氢气的循环再利用。氢气循环泵由电机驱动，需要消耗电堆反应产生的电能。氢气循环泵的齿轮箱采用油润滑，在高速旋转过程中存在微量泄露，并随氢气进入电堆。如果润滑油泄漏量超过电堆耐受上限，会造成催化剂中毒，降低电堆性能，甚至损坏电堆。
[0003]燃料电池空气子系统通过对入堆空气增压，提高燃料电池的功率密度和效率，减小燃料电池系统的尺寸。离心式空气压缩机是空气子系统的核心部件，由电机驱动压轮旋转，达到增压的效果。但空压机的寄生功耗很大，约占燃料电池辅助功耗的70％。
[0004]目前燃料电池车辆普遍装备高压氢瓶，以提高能源存储密度。高压氢瓶中的氢气压力根据规格，最高可70MPa。经过减压阀、比例阀两次减压后，进入电堆的压力140KPa
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250KPa。减压过程中浪费了大量压力势能。为了减少压缩空气所消耗的功率，从而提高燃料电池系统的整体效率，现提出了一种涡轮增压器结构，同时具备涡端和两个压端。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种用于燃料电池系统的涡轮增压，用于解决现有技术中氢循环泵的润滑油泄漏以及空压机的功率过大的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，包括：
[0007]涡轮增压器，所述涡轮增压器下设涡端，通过所述涡端驱动设于同一输出轴上的第一压端和第二压端；所述输出轴与电机驱动相连；所述涡端的输入端连接高压氢瓶，所述涡端的输出端连接燃料电池的阳极入口；
[0008]所述第一压端的输入端连接所述燃料电池的阳极出口，所述第一压端的输出端与所述燃料电池的阳极入口连通；所述第二压端的输入端连接空气进口，所述第二压端的输出端连接至所述燃料电池的阴极入口。
[0009]优选地，包括：分水器，所述分水器设置于所述第一压端与所述阳极出口相连的气路上。
[0010]优选地，所述高压氢瓶与所述涡端之间依次串接减压阀和比例阀；所述比例阀与所述涡端的输入端相连。
[0011]优选地，所述空气进口上设置有空滤装置。
[0012]优选地，包括：中冷器，所述中冷器设置于所述第二压端与所述燃料电池相连的气路上。
[0013]如上所述，本技术的一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，具有以下有益效果：
[0014]本技术具备与高压氢气相连的涡端，涡轮能够将高压氢气的压力势能转化为机械能；由于涡端的对高压氢气的压力势能的能量回收，可有效降低涡轮增压器的寄生功率，提高燃料电池的输出功率。另外，由于氢气压缩所需的功率较低，涡端可完全取代氢循环泵的功能，彻底消除了氢循环泵在应用中的漏油问题，降低了燃料电池系统的硬件成本。
附图说明
[0015]图1显示为本技术的一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统的示意图。
[0016]元件标号说明
[0017]11
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涡端
[0018]12
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第一压端
[0019]13
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第二压端
[0020]131
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空气进口
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电机
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燃料电池
[0023]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分水器
[0024]51
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高压氢气瓶
[0025]52
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减压阀
[0026]53
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比例阀
[0027]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中冷器
具体实施方式
[0028]以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
[0029]请参阅图1。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。
[0030]如图1所示，本技术提供一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，包括：
[0031]涡轮增压器，涡轮增压器下设涡端11，通过涡端11驱动设于同一输出轴上的第一压端12和第二压端13；输出轴与电机2驱动相连；涡端11的输入端连接高压氢瓶51，涡端11的输出端连接燃料电池3的阳极入口；
[0032]第一压端12的输入端连接燃料电池3的阳极出口，第一压端12的输出端与燃料电池3的阳极入口连通；第二压端13的输入端连接空气进口131，第二压端13的输出端连接至燃料电池3的阴极入口。
[0033]本技术的原理在于：将高压氢气接入涡轮增压器的涡端11，涡端11的涡轮将高压氢气的压力势能转化为机械能，驱动同输出轴的两个压端；同时该涡端11将氢气输送至燃料电池3的阳极参与反应。
[0034]其次，第二压端13能将空气进行压缩，并将压缩的空气输送至燃料电池3的阴极；同时，第一压端12能够接受排出的氢气，对该排出的氢气压缩后与涡端11的新鲜的氢气混合，再次进入燃料电池3的阳极参与反应。
[0035]在上述过程中，由于涡端11贡献了可用焓，电机2所消耗的寄生功率自然降低，从而燃料电池的净输出功率提高，系统效率提升。另外，第一压端12对氢气压缩所需的功率远低于对空气的压缩，涡端11回收的能量能够满足需求，第一压端12可以完全替代氢循环泵的功能，彻底消除了氢循环泵在应用中的漏油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，其特征在于，包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器下设涡端，通过所述涡端驱动设于同一输出轴上的第一压端和第二压端；所述输出轴与电机驱动相连；所述涡端的输入端连接高压氢瓶，所述涡端的输出端连接燃料电池的阳极入口；所述第一压端的输入端连接所述燃料电池的阳极出口，所述第一压端的输出端与所述燃料电池的阳极入口连通；所述第二压端的输入端连接空气进口，所述第二压端的输出端连接至所述燃料电池的阴极入口。2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：田大洋，段耀东，喻久哲，黄潜，胡哲，林琦，
申请(专利权)人：上海重塑能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：