燃料电池电堆组件及燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种燃料电池电堆组件及燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域。该燃料电池电堆组件包括进气管路、堆芯和出气管路；堆芯设有进气歧管和出气歧管；进气管路包括进气主管路和进气旁路，进气主管路的一端与进气歧管流体连通，另一端配置为与进气系统连通，进气旁路与进气主管路并联；出气管路包括出气主管路和回流旁路，出气主管路的一端与出气歧管流体连通，另一端配置为排出反应物，回流旁路的一端与出气主管路连通，另一端与进气旁路的出口连通。本实用新型专利技术解决现有技术中存在的燃料电池系统中加湿器占用空间大、成本高和故障率高的技术问题。和故障率高的技术问题。和故障率高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电堆组件及燃料电池系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池电堆组件及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池系统一般包括燃料电池电堆、进气系统和冷却系统，为了保证燃料电池电堆的性能和耐久性，需要提高燃料电池电堆的空气进气侧的湿度，因此，一般在燃料电池系统中都设有加湿器用于为电堆空气侧提供必要的湿度。
[0003]加湿器作为燃料电池系统的附件，随着燃料电池系统功率的逐渐变大，加湿器的体积也逐渐变大，严重影响了整车搭载空间的布置。并且，加湿器的成本占到了整个燃料电池系统附件成本的1/5，存在燃料电池系统成本高的问题。另外，当前加湿器采用的是膜加湿器，存在故障率高，影响燃料电池系统的可靠性的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种燃料电池电堆组件及燃料电池系统，以缓解现有技术中存在的燃料电池系统中加湿器占用空间大、成本高和故障率高的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术提供的技术方案在于：
[0006]第一方面，本技术提供的燃料电池电堆组件包括进气管路、堆芯和出气管路；
[0007]所述堆芯设有进气歧管和出气歧管；
[0008]所述进气管路包括进气主管路和进气旁路，所述进气主管路的一端与所述进气歧管流体连通，另一端配置为与进气系统连通，所述进气旁路与所述进气主管路并联；
[0009]所述出气管路包括出气主管路和回流旁路，所述出气主管路的一端与所述出气歧管流体连通，另一端配置为排出反应物，所述回流旁路的一端与所述出气主管路连通，另一端与所述进气旁路的出口连通。
[0010]可选地，所述进气旁路的直径小于所述进气主管路的直径。
[0011]可选地，所述进气主管路靠近所述堆芯的一端设有湿度传感器，所述回流旁路设有第一电磁阀；
[0012]所述湿度传感器与所述第一电磁阀信号连接。
[0013]可选地，所述进气管路还包括排水管路；
[0014]所述排水管路的一端与所述进气主管路连通，且位于所述进气旁路的出口和所述进气歧管之间，另一端配置为排出水分。
[0015]可选地，所述排水管路设有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述湿度传感器信号连接。
[0016]可选地，所述回流旁路设有过滤结构和排污口；
[0017]排污口位于所述过滤结构和所述出气歧管之间。
[0018]可选地，所述出气主管路包括储水管路和尾排管路；
[0019]所述储水管路的一端与所述出气歧管连通，另一端与所述尾排管路连通，且所述储水管路的直径大于所述尾排管路的直径；
[0020]所述回流旁路与所述储水管路连通。
[0021]可选地，所述燃料电池电堆组件还包括中冷器，所述进气主管路包括第一主管路和第二主管路；
[0022]所述第一主管路的一端配置为与所述进气系统连通，另一端与所述中冷器连通，且与所述进气旁路并联；
[0023]所述第二主管路的一端与所述中冷器连通，另一端与所述进气歧管连通。
[0024]第二方面，本技术提供的燃料电池系统包括进气系统和如上述任一项所述的燃料电池电堆组件；
[0025]所述进气系统与所述燃料电池电堆组件中进气主管道连通。
[0026]可选地，所述进气系统包括空压机，所述空压机的输出口与所述进气主管道连通。
[0027]综合上述技术方案，本技术所能实现的技术效果分析如下：
[0028]本技术提供的燃料电池电堆组件包括进气管路、堆芯和出气管路；堆芯设有进气歧管和出气歧管；进气管路包括进气主管路和进气旁路，进气主管路的一端与进气歧管流体连通，另一端配置为与进气系统连通，进气旁路与进气主管路并联；出气管路包括出气主管路和回流旁路，出气主管路的一端与出气歧管流体连通，另一端配置为排出反应物，回流旁路的一端与出气主管路连通，另一端与进气旁路的出口连通。该燃料电池电堆组件运行时，进气系统向进气主管路输入气体，气体分流至进气主管路和进气旁路后又汇流并自进气歧管流入堆芯进行反应，反应得到的液态水自堆芯的出气歧管分流至出气主管路和回流旁路，且流向回流旁路的液态水在“虹吸作用”下流向进气旁路，并利用进气系统的高温将液态水气化为水蒸气，从而起到对堆芯的进气歧管处加湿的作用。其中，根据伯努利方程，流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变，所以流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；因为进气旁路与进气系统连通，进气系统为在进气旁路内的气体流动提供动力，而回流旁路无动力，所以进气旁路内气体的流速大于回流旁路内液态水的流速，进而回流旁路与进气旁路连通的一端的压强小于与出气主管路连通的一端；虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处，由于回流旁路与进气旁路连通的一端的压强小于与出气主管路连通的一端，液态水会由压力大的一边流向压力小的一边，实现液态水的回流。利用增加进气旁路和回流旁路的方式实现对堆芯的进气歧管进行加湿，减少甚至无需使用加湿器，从而避免了加湿器占用空间大、成本高和故障率高的问题。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本技术实施例提供的燃料电池电堆组件的结构示意图一；
[0031]图2为本技术实施例提供的燃料电池电堆组件的结构示意图二；
[0032]图3为本技术实施例提供的燃料电池电堆组件运行时流体流向示意图。
[0033]图标：
[0034]100
‑
进气管路；110
‑
进气主管路；111
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第一主管路；112
‑
第二主管路；113
‑
湿度传感器；120
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进气旁路；130
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排水管路；131
‑
第二电磁阀；200
‑
堆芯；210
‑
进气歧管；220
‑
出气歧管；300
‑
出气管路；310
‑
出气主管路；311
‑
储水管路；312
‑
尾排管路；320
‑
回流旁路；321
‑
过滤结构；322
‑
排污口；323
‑
第一电磁阀；400
‑
中冷器；500
‑
空压机。
具体实施方式
[0035]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆组件，其特征在于，包括：进气管路(100)、堆芯(200)和出气管路(300)；所述堆芯(200)设有进气歧管(210)和出气歧管(220)；所述进气管路(100)包括进气主管路(110)和进气旁路(120)，所述进气主管路(110)的一端与所述进气歧管(210)流体连通，另一端配置为与进气系统连通，所述进气旁路(120)与所述进气主管路(110)并联；所述出气管路(300)包括出气主管路(310)和回流旁路(320)，所述出气主管路(310)的一端与所述出气歧管(220)流体连通，另一端配置为排出反应物，所述回流旁路(320)的一端与所述出气主管路(310)连通，另一端与所述进气旁路(120)的出口连通。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆组件，其特征在于，所述进气旁路(120)的直径小于所述进气主管路(110)的直径。3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆组件，其特征在于，所述进气主管路(110)靠近所述堆芯(200)的一端设有湿度传感器(113)，所述回流旁路(320)设有第一电磁阀(323)；所述湿度传感器(113)与所述第一电磁阀(323)信号连接。4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆组件，其特征在于，所述进气管路(100)还包括排水管路(130)；所述排水管路(130)的一端与所述进气主管路(110)连通，且位于所述进气旁路(120)的出口和所述进气歧管(210)之间，另一端配置为排出水分。5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆组件，其特征在于，所述排水管路(130)设有第二电磁阀(131)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳少辉，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：