本实用新型专利技术公开了一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池入口、出口分别设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，在所述第二阀输出端设真空负压装置。本实用新型专利技术通过在尾排电磁阀后增设真空负压装置，解决燃料电池发动机阳极侧极氢腔需要间歇排气时氢气减压稳压器与大气压压差与排出氢腔内生成的液态水所需的压差二者之间的匹配问题。将液态水与反应过程中累积的惰性气体一起排出，保证了燃料电池阳极氢侧的电化学反应环境始终满足其要求，从而保证燃料电池发动机的性能、可靠性与耐久性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于车用燃料电池发动机领域，具体说涉及一种燃料电池系统阳极侧 氢腔排水装置。
技术介绍
燃料电池发动机在运行过程中有阳极侧氢气腔需要间歇性排气的特性(燃料电 池在运行过程中阳极侧电极表面因电化学反应有一定量的液态水生成，需要采用间歇性排 气的方法，在氢尾排阀开启的瞬间在阳极侧电极表面形成一定的压差，促使电极表面的液 态水随着氢气中惰性气体的排放而排出，从而保证电极表面不被液态水覆盖进而影响催化 剂表面的传质和电化学反应进程)专利技术出一种在燃料电池氢腔出口设置产生负压的设备 的方法，在氢侧尾排阀开启瞬时在整个氢侧流场的电极表面从出口到入口形成比仅单独开 启氢尾排阀时更大的压差，促使阳极侧电极表面的生成水顺利的随惰性气体排出，有效的 提高了燃料电池的性能，减少了原有的尾排阀开启的频率，提高了燃料电池发动机系统的 稳定性。现有的燃料电池氢侧排气的技术是仅使用尾排电磁阀启闭，利用尾排电磁阀开启 间歇过程中燃料电池堆氢气腔尾端与大气导通时燃料电池堆的入口氢气压力(二级减压 和稳压阀v-3后的压力，见图1)高于大气压力的压差，将氢腔内的液态水随累积的惰性气 体排出。以这种设计模式的实际工作运行过程中，当燃料电池发动机以高功率输出时，电流 密度增大，氢气消耗增多，由于v-3的特性，此时v-3的出口压力(即电堆入口氢气压力) 会比燃料电池发动机在低功率输出时压力有明显的降低。则尾排电磁阀开启时，燃料电池 氢腔的出入口压差变小了，所形成的曳力往往不能做到及时将氢腔内的液态水随累积的惰 性气体排出。当氢腔内的液态水不能及时排出或者排出不充分，则燃料电池的性能将会显 著降低，甚至发生单节失效的情况，直接影响到燃料电池发动机的可靠性。所采用的补充办法是采用增加开启尾排电磁阀开启的频率，或者加长尾排电磁阀 开启间歇时间长度，通过排空的气量增大来使氢腔内的液态水排出。这种措施会使氢气大 量排出，增加了氢气的消耗，从而降低了燃料电池发动机的效率。另一方面，由于尾排电磁 阀的开启频度增加，或者开启时间加长，使燃料电池阳极氢侧与阴极氧侧较长时间处于压 力不平衡状态，使由质子交换膜支撑的膜电极三合一结构受到两侧压力变化的冲击增多， 从而也影响燃料电池发动机的耐久性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装 置，可补充从氢腔排出液态水所需的压力。本技术采用以下技术方案—种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池入口、出口分别设 有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，在所述第二阀输出端设真空负压装置。优选地，所述真空负压装置为机械或电动真空发生器。优选地，所述第一阀为稳压阀，在所述稳压阀输入端设有多级与储氢罐连接的减 压阀。优选地，所述第二阀为电磁阀。优选地，所述所述真空负压装置为真空泵。本技术通过在尾排电磁阀后增设真空负压装置，解决燃料电池发动机阳极侧 极氢腔需要间歇排气时氢气减压稳压器与大气压压差与排出氢腔内生成的液态水所需的 压差二者之间的匹配问题。将液态水与反应过程中累积的惰性气体一起排出，保证了燃料 电池阳极氢侧的电化学反应环境始终满足其要求，从而保证燃料电池发动机的性能、可靠 性与耐久性。附图说明图1为现有技术中车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置的示意图。图2为本技术涉及的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置的示意图。具体实施方式本技术涉及的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置充分考虑到只利用燃 料电池尾排电磁阀开启间隙阳极氢侧入口压力与出口大气压压差不足以产生足够的曳力 将氢腔内的液态水排出，在燃料电池阳极氢侧的尾排电磁阀后增加一个产生负压的装置， 如真空泵等，在尾排电磁阀开启时在燃料电池阳极氢侧尾端产生负压，从而将此刻燃料电 池氢腔出入口压差提高到足以产生将氢腔水排出的程度，从而保证燃料电池发动机的性能 正常运行。具体如图2所示，高压储氢罐l(Cylinder，V-l瓶阀2)中的氢气，经过一级减压 (v-2减压阀3)后经管路供给燃料电池发动机，经过二级减压和稳压阀4 (v-6)，开启供氢阀 5(v-4)，将氢气同入燃料电池6产生电化学反应，在氢腔中产生的液态水，通过尾排电磁阀 7(v-5)的开启和真空负压装置8 (E-I)的运行，在燃料电池氢腔出入口间产生足够大的压 差，与排出氢腔内生成的液态水所需的压差相匹配，将液态水与反应过程中累积的惰性气 体一起排出，保证了燃料电池阳极氢侧的电化学反应环境始终满足其要求，从而保证燃料 电池发动机的性能、可靠性与耐久性。由图可知，储氢罐出口的压力可通过多级压力阀减压 之后进入稳压阀中，减压级数不限于本实施例。真空负压装置S(E-I)可以是机械或者电动真空发生器，在车用燃料电池发动机 的设计中，可选择采用车用真空泵等装置，其优点是使用便利、成本低。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池（６）入口、出口分别设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，其特征是：在所述第二阀输出端设真空负压装置（８）。
【技术特征摘要】
1.一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池(6)入口、出口分别 设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，其特征是在所述第二阀输出端设 真空负压装置(8)。2.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，其特征是所述真 空负压装置(8)为机械或电动真空发生器。3.根据权利要求2所述的车用燃料电池系...
【专利技术属性】
技术研发人员：税方，陈沛，赵景辉，陈玮山，范君，
申请(专利权)人：上海汽车工业集团总公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。