專利名稱：一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及燃料電池系統(tǒng)中的氫氣回流輸送設(shè)備。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池在發(fā)電的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生熱和水，水有液態(tài)水和氣態(tài) 水兩種形式，在電池里液態(tài)水聚集過多，就會(huì)使電池雙極板中細(xì)小的氣體通道 堵塞，所以必須使氣體流通，帶走電池里液態(tài)水。在電池的陽極，如果加大氣 體流通，帶走液態(tài)水，就必須排放部分氫氣(間歇排放氫氣帶走液態(tài)水的效果更 好)，這就使氫氣利用率降低，也會(huì)使陽極內(nèi)的氫氣相對(duì)濕度降低，影響電池性 能?，F(xiàn)有技術(shù)中是將電池排放的帶有氣態(tài)水的氫氣，用氫氣回流泵再重新引入 電池，也就是氫氣回流。現(xiàn)有技術(shù)使用的氫氣回流泵有下列幾種，并都存在不 足
1、 隔膜泵，不足在于噪音大，流量小，需要用電，不防爆。
2、 噴射泵，不足在于工作范圍窄，不穩(wěn)定，不適用于低壓電池系統(tǒng)。
3、 離心泵，不足在丁-:壓力極低(因?yàn)闅涿芏茸钚?轉(zhuǎn)速高，體積大， 有泄漏，不防爆，不能輸送含水的氫氣，需要用電。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述氫氣回流泵存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種把高壓氫 氣的高壓能量轉(zhuǎn)換成輸送回流氫氣的輸送裝置，用于燃料電池系統(tǒng)中的氫氣回 流輸送，尤其適用于以燃料電池為動(dòng)力的汽車的燃料電池系統(tǒng)的氫氣回流。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，包括 汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器，其特征在于所 述汽缸包括缸體、活塞和復(fù)位彈簧，活塞裝于缸體內(nèi)，復(fù)位彈簧裝在缸體內(nèi)活 塞的一側(cè)與缸體之間，活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳感器一和位置傳感 器二，活塞兩側(cè)的缸體上分別開有氫氣入口和氫氣出口；所述緩沖罐上開有氫 氣入口、氫氣出U和兩個(gè)與汽缸連接的U;所述電磁閥分別是氫入電磁閥和氫
3出電磁閥，所述單向閥分別是氫入單向閥和氫出單向閥；所述緩沖罐的氫氣出 口經(jīng)分水器與燃料電池的氫氣入口連接，緩沖罐的氫氣入口經(jīng)減壓器與高壓氫 氣源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥與汽缸的活塞不 裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣入口連接，汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸 體上的氫氣出口經(jīng)氫出電磁閥與緩沖罐上的兩個(gè)與汽缸連接的口的一個(gè)連接， 汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣入口經(jīng)氫入單向閥與燃料電池的 氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出單向 閥與緩沖罐上的兩個(gè)與汽缸連接的口的另一個(gè)連接，汽缸的缸體上的位置傳感 器一和位置傳感器二與氫入電磁閥和氫出電磁闊用信號(hào)線連接。
本發(fā)明所述一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，其特征在于所述燃料電 池用活塞式氫氣輸送裝置的汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥 和傳感器是用耐腐蝕材料制作。
本發(fā)明的燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置的工作原理是高壓氫氣分兩路， 一路經(jīng)減壓器減至燃料電池的工作壓力后，進(jìn)入緩沖罐經(jīng)分水器進(jìn)入燃料電池 進(jìn)行反應(yīng)；另一路高壓氫氣經(jīng)氫入電磁閥進(jìn)入缸體推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，壓縮燃料電 池氫尾排進(jìn)入缸體內(nèi)活塞另一側(cè)的低壓含水氫氣，這時(shí)氫入單向閥關(guān)閉、氫出 單向閥打開，被壓縮的低壓氫氣經(jīng)打開的氫出單向閥進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)分水器分 出液態(tài)水后，重新進(jìn)入燃料電池進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至碰到位置傳感器二時(shí)， 氫入電磁閥關(guān)閉，同時(shí)氫出電磁闊打開，復(fù)位彈簧推動(dòng)活塞反向運(yùn)動(dòng)，壓縮缸 體另一側(cè)的氫氣，經(jīng)打開的氫出電磁閥進(jìn)入緩沖罐，同時(shí)氫入單向閥打開、氫 出單向閥關(guān)閉。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)碰到另一側(cè)位置傳感器一時(shí)，氫入電磁閥打開，同 時(shí)氫出電磁閥關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)壓縮循環(huán)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為
1、 節(jié)約電能，利用高壓氫氣的能量，推動(dòng)缸體中的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮燃 料電池排出的低壓氫氣，從而達(dá)到氫氣回流輸送的目的。
2、 壓縮氫氣的過程是在密閉的汽缸中進(jìn)行，無泄漏，防爆效果好。
3、 進(jìn)入燃料電池的氫氣經(jīng)過減壓器、緩沖罐的作用，減少了壓力波動(dòng)對(duì)燃 料電池的不良影響。
4、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，噪音小，無油，不腐蝕。


本發(fā)明有附圖l幅，是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1、緩沖罐，2、減壓器，3、氫出電磁閥，4、缸體，5、活 塞，6、氫入電磁閥，7、位置傳感器- ， 8、活塞環(huán)，9、位置傳感器二， 10、 氫入單向閥，11、復(fù)位彈簧，12、燃料電池，13、氫出單向閥，14、分水器， 15、緩沖罐上的與汽缸連接的口 a， 16、緩沖罐的氫氣入口， 17、汽缸缸體上的 氫氣出口a， 18、汽缸缸體上的氫氣入口a， 19、汽缸缸體上的氫氣入口 b， 20、 汽缸缸體上的氫氣出口b， 21、緩沖罐上的與汽缸連接的口b, 22、緩沖罐的氫 氣出口， 23、燃料電池氫氣入口。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
汽缸由缸體4、活塞5和復(fù)位彈簧11組成，活塞5裝于缸體4內(nèi)，復(fù)位彈 簧11裝在缸體內(nèi)活塞的一側(cè)與缸體之間，活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳 感器一7和位置傳感器二9，活塞兩側(cè)的缸體上分別開有氫氣入口 18、 19和氫 氣出口 17、 20;緩沖罐1卜.開有氫氣入口 16、氫氣出口 22和兩個(gè)與汽缸連接 的口 15、 21;緩沖罐的氫氣出口 22經(jīng)分水器14與燃料電池12的氫氣入口 (23) 連接，緩沖罐的氫氣入口 16經(jīng)減壓器2與高壓氫氣源的一路管線連接，高壓氫 氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥6與汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的 氫氣入口 al8連接，汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口 al7經(jīng)氫 出電磁閥3與緩沖罐上的與汽缸連接的口 a15連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧 一側(cè)的缸體上的氫氣入口bl9經(jīng)氫入單向閥IO與燃料電池的氫尾排口連接，汽 缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口 b20經(jīng)氫出單向閥13與緩沖罐 上的與汽缸連接的口 b21連接，汽缸的缸體上的位置傳感器一 7和位置傳感器 二9與氫入電磁閥6和氫出電磁閥3用信號(hào)線連接。裝置的汽缸、緩沖罐、減 壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器是用耐腐蝕材料制作。
實(shí)施例的工作原理如下2MPa 3MPa的高壓氫氣分兩路， 一路經(jīng)減壓 器2減至燃料電池的工作壓力后，進(jìn)入緩沖罐1經(jīng)分水器14進(jìn)入燃料電池(12) 進(jìn)行反應(yīng)。另一路高壓氫氣經(jīng)氫入電磁閥6進(jìn)入缸體4推動(dòng)活塞5運(yùn)動(dòng)，壓縮 燃料電池排出在缸體4內(nèi)的低壓含水氫氣，這時(shí)氫入單向閥10關(guān)閉、氫出單向閥13打開，被壓縮的低壓氫氣經(jīng)打開的氫出單向閥13進(jìn)入緩沖罐1，經(jīng)分水器 14分出液態(tài)水后，重新進(jìn)入燃料電池12進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)活塞5運(yùn)動(dòng)碰到位置傳感 器二 9時(shí)，氫入電磁閥6關(guān)閉，同時(shí)氫出電磁閥3打開，復(fù)位彈簧(11)推動(dòng) 活塞5，壓縮缸體4另一側(cè)的氫氣，經(jīng)打開的氫出電磁閥3進(jìn)入緩沖罐(1)，同 時(shí)氫入單向閥10打開、氫出單向閥13關(guān)閉。當(dāng)活塞5運(yùn)動(dòng)碰到另一側(cè)位置傳 感器一7時(shí)，氫入電磁閥6打開，同時(shí)氫出電磁閥3關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)壓縮循 環(huán)。
權(quán)利要求
1、一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，包括汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器，其特征在于所述汽缸包括缸體(4)、活塞(5)和復(fù)位彈簧(11)，活塞(5)裝于缸體(4)內(nèi)，復(fù)位彈簧(11)裝在缸體內(nèi)活塞的一側(cè)與缸體之間，活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳感器一(7)和位置傳感器二(9)，活塞兩側(cè)的缸體上分別開有氫氣入口(18、19)和氫氣出口(17、20)；所述緩沖罐(1)上開有氫氣入口(16)、氫氣出口(22)和兩個(gè)與汽缸連接的口(15、21)；所述電磁閥分別是氫入電磁閥(6)和氫出電磁閥(3)，所述單向閥分別是氫入單向閥(10)和氫出單向閥(13)；所述緩沖罐的氫氣出口(22)經(jīng)分水器(14)與燃料電池(12)的氫氣入口(23)連接，緩沖罐的氫氣入口(16)經(jīng)減壓器(2)與高壓氫氣源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥(6)與汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣入口a(18)連接，汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口a(17)經(jīng)氫出電磁閥(3)與緩沖罐上的與汽缸連接的口a(15)連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣入口b(19)經(jīng)氫入單向閥(10)與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口b(20)經(jīng)氫出單向閥(13)與緩沖罐上的與汽缸連接的口b(21)連接，汽缸的缸體上的位置傳感器一(7)和位置傳感器二(9)與氫入電磁閥(6)和氫出電磁閥(3)用信號(hào)線連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，其特征在于 所述燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置的汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁 閥、單向閥和傳感器是用耐腐蝕材料制作。
全文摘要
一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，汽缸的活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳感器并分別開有氫氣入口和氫氣出口；緩沖罐的氫氣出口經(jīng)分水器與燃料電池的氫氣入口連接，緩沖罐的氫氣入口與高壓氫氣源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥與汽缸一側(cè)的氫氣入口連接，同側(cè)缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出電磁閥與緩沖罐連接，汽缸活塞另一側(cè)缸體上的氫氣入口經(jīng)氫入單向閥與燃料電池的氫尾排口連接，同側(cè)缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出單向閥與緩沖罐連接，位置傳感器與電磁閥用信號(hào)線連接。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為節(jié)電，利用高壓氫氣的能量使尾排氫氣回流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，噪音小，無油不腐蝕，安全可靠。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101645513SQ20091018721
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者侯中軍, 孫基文, 徐洪峰 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司