本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，特別是涉及一種氫燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著氫燃料電池系統(tǒng)在社會上開始普遍使用，對小功率氫燃料電池系統(tǒng)的需求不斷增加，隨之對小功率氫燃料系統(tǒng)的耐久、可靠性、性能、應(yīng)用場景多樣性、成本、輕量化、品控等能力也愈加重視。而各類小功率氫燃料系統(tǒng)中的核心電堆主要采用的是開發(fā)式陰極的設(shè)計(jì)方式，該方式將電堆中的質(zhì)子交換膜暴露在大氣環(huán)境中，而空氣中的塵埃與污染物會堵塞質(zhì)子交換膜，阻礙氫氧離子反應(yīng)，大大影響電堆的耐久、可靠性，隨著時(shí)間的增加，電堆的性能降低，氫氣的消耗增加，同時(shí)在海上及海邊無法承受海風(fēng)中攜帶的氯離子對電堆中質(zhì)子交換膜有著不可逆的破壞性影響，再而海拔越高，開發(fā)式陰極電堆收到的空壓力越小空氣越稀薄，大大降低系統(tǒng)的性能。

2、當(dāng)前，小功率氫燃料電池系統(tǒng)以其高功率密度、體積小、應(yīng)用場景拓展空間大等優(yōu)勢，市場應(yīng)用不斷增加。小功率氫燃料電池系統(tǒng)在運(yùn)行過程中通過鼓風(fēng)機(jī)或者空壓機(jī)運(yùn)送空氣進(jìn)入燃料電池陰極，其中的氧氣為反應(yīng)所消耗，反應(yīng)后的出口空氣會帶走反應(yīng)過程的水蒸氣和電堆發(fā)出來額外的熱量，保證燃料電池電堆的正常運(yùn)行。氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣由氫氣源接入進(jìn)入燃料電池陽極，產(chǎn)生的水分和少許的過量氫氣會經(jīng)過尾排排出，使得燃料電池電堆性能更佳。普遍這類氫燃料電池系統(tǒng)適合功率不少超過5kw的系統(tǒng)類型，而5kw以上的氫能系統(tǒng)則不合適該匹配形式。目前市場上常見的5kw以下的低功率氫能系統(tǒng)，取消了空氣路的空壓機(jī)、增濕器，氫氣路的循環(huán)泵，液冷循環(huán)泵等，對電堆所需的空氣壓力，濕度，氫氣利用率、熱循環(huán)管理等都產(chǎn)生較大的影響。絕大多數(shù)低功率氫能系統(tǒng)使用直流風(fēng)扇進(jìn)行散熱與供氧，氫氣供給使用比例閥，尾排使用背壓閥，且該系統(tǒng)布置形式無法有效的給與電堆進(jìn)行足量足壓的供給空氣與氫氣，熱管理控制器能力較差，電堆無法發(fā)揮較好的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種氫燃料電池系統(tǒng)，采用封閉式的空氣路供給方式和封閉式的氫氣路供給方式，提高系統(tǒng)整體的氫氣利用率，提升整體系統(tǒng)效率，增加系統(tǒng)的控制能力和調(diào)控能力。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種氫燃料電池系統(tǒng)，包括陰極空冷電堆，所述陰極空冷電堆的空氣通道連接有分流組件和聚流組件，所述陰極空冷電堆的氫氣通道連接有進(jìn)氫組件和排氫組件，所述分流組件的外側(cè)安裝有控制分流組件、聚流組件、進(jìn)氫組件和排氫組件的集成控制器，所述分流組件、空氣通道和聚流組件形成封閉式的空氣流動路徑，所述進(jìn)氫組件、氫氣通道和排氫組件形成封閉式的氫氣流動路徑。

3、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述分流組件包括封閉罩設(shè)在空氣通道的進(jìn)口處的進(jìn)氣殼體，所述進(jìn)氣殼體內(nèi)設(shè)有分流網(wǎng)板。

4、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述進(jìn)氣殼體上還連接有空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)和空氣溫壓傳感器，所述集成控制器控制鼓風(fēng)機(jī)將空氣沿著進(jìn)氣殼體和分流網(wǎng)板進(jìn)入空氣通道。

5、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述集成控制器設(shè)置在進(jìn)氣殼體的后部，進(jìn)氣殼體內(nèi)的空氣對集成控制器進(jìn)行冷卻。

6、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述分流網(wǎng)板上均布有分流網(wǎng)孔，所述鼓風(fēng)機(jī)上連接有鼓風(fēng)機(jī)控制器。

7、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述聚流組件包括封閉罩設(shè)在空氣通道的出口處的出氣殼體，所述出氣殼體的遠(yuǎn)離空氣通道的出口的一側(cè)形成傾斜的導(dǎo)流面。

8、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述出氣殼體上還連接有空氣溫壓傳感器和空氣電磁背壓閥。

9、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述進(jìn)氫組件包括連接氫氣通道的進(jìn)氫口的管路，所述管路上設(shè)有氫氣瓶和氫氣溫壓傳感器，所述氫氣瓶上具有氫進(jìn)電磁閥。

10、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述排氫組件包括連接在氫氣通道的出氫口的管路，所述管路上連接有氫尾排脈沖電磁閥。

11、在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述陰極空冷電堆上連接有巡檢執(zhí)行器和cvm控制器，所述巡檢執(zhí)行器和cvm控制器收與集成控制器電性連接。

12、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明氫燃料電池系統(tǒng)，通過進(jìn)氫組件對壓力和流量進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，使得電堆開放式陰極口接收到均勻的空氣壓力和流量，并增加了陰極受到的空氣壓力，加劇與陽極側(cè)的反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。

13、本發(fā)明氫燃料電池系統(tǒng)，通過排氫組件聚流空氣的同時(shí)接收電堆多孔空氣道中電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水，確保空氣進(jìn)出電堆壓力可控。

14、本發(fā)明氫燃料電池系統(tǒng)，集成控制器設(shè)置在進(jìn)氫組件上，進(jìn)氫組件內(nèi)的空氣可以對集成控制器進(jìn)行冷卻，巡檢執(zhí)行器、cvm控制器和集成控制器均為模塊化設(shè)計(jì)，大大增加系統(tǒng)的控制能力和調(diào)控能力，同時(shí)電控裝置適應(yīng)環(huán)境的能力也大大加強(qiáng)，滿足車載鹽霧試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

15、本發(fā)明氫燃料電池系統(tǒng)，通過精度氫尾排脈沖電磁閥根據(jù)電堆性能反應(yīng)自動調(diào)節(jié)排水的開啟和關(guān)閉，動適應(yīng)電流大小大產(chǎn)生的排水需求，更加精確的掌握排水開關(guān)時(shí)間，減少不必要的氫氣浪費(fèi)，從而提高系統(tǒng)整體的氫氣利用率，提升整體系統(tǒng)效率。

技術(shù)特征：

1.一種氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，包括陰極空冷電堆，所述陰極空冷電堆的空氣通道連接有分流組件和聚流組件，所述陰極空冷電堆的氫氣通道連接有進(jìn)氫組件和排氫組件，所述分流組件的外側(cè)安裝有控制分流組件、聚流組件、進(jìn)氫組件和排氫組件的集成控制器，所述分流組件、空氣通道和聚流組件形成封閉式的空氣流動路徑，所述進(jìn)氫組件、氫氣通道和排氫組件形成封閉式的氫氣流動路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述分流組件包括封閉罩設(shè)在空氣通道的進(jìn)口處的進(jìn)氣殼體，所述進(jìn)氣殼體內(nèi)設(shè)有分流網(wǎng)板。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氣殼體上還連接有空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)和空氣溫壓傳感器，所述集成控制器控制鼓風(fēng)機(jī)將空氣沿著進(jìn)氣殼體和分流網(wǎng)板進(jìn)入空氣通道。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述集成控制器設(shè)置在進(jìn)氣殼體的后部，進(jìn)氣殼體內(nèi)的空氣對集成控制器進(jìn)行冷卻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述分流網(wǎng)板上均布有分流網(wǎng)孔，所述鼓風(fēng)機(jī)上連接有鼓風(fēng)機(jī)控制器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述聚流組件包括封閉罩設(shè)在空氣通道的出口處的出氣殼體，所述出氣殼體的遠(yuǎn)離空氣通道的出口的一側(cè)形成傾斜的導(dǎo)流面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述出氣殼體上還連接有空氣溫壓傳感器和空氣電磁背壓閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氫組件包括連接氫氣通道的進(jìn)氫口的管路，所述管路上設(shè)有氫氣瓶和氫氣溫壓傳感器，所述氫氣瓶上具有氫進(jìn)電磁閥。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述排氫組件包括連接在氫氣通道的出氫口的管路，所述管路上連接有氫尾排脈沖電磁閥。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述陰極空冷電堆上連接有巡檢執(zhí)行器和cvm控制器，所述巡檢執(zhí)行器和cvm控制器收與集成控制器電性連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氫燃料電池系統(tǒng)，包括陰極空冷電堆，所述陰極空冷電堆的空氣通道連接有分流組件和聚流組件，所述陰極空冷電堆的氫氣通道連接有進(jìn)氫組件和排氫組件，所述分流組件的外側(cè)安裝有控制分流組件、聚流組件、進(jìn)氫組件和排氫組件的集成控制器，所述分流組件、空氣通道和聚流組件形成封閉式的空氣流動路徑，所述進(jìn)氫組件、氫氣通道和排氫組件形成封閉式的氫氣流動路徑。通過上述方式，本發(fā)明氫燃料電池系統(tǒng)，采用封閉式的空氣路供給方式和封閉式的氫氣路供給方式，提高系統(tǒng)整體的氫氣利用率，提升整體系統(tǒng)效率，增加系統(tǒng)的控制能力和調(diào)控能力。

技術(shù)研發(fā)人員：孫群超,劉兵,徐斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇源氫新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19