一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统的制作方法

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。

背景技术：

1、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。

2、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％。

3、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-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

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型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。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于燃料电池系统的涡轮增压系统，包括：

3、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；

4、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。

5、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。

6、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。

7、优选地，所述空气进口上设置有空滤装置。

8、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。

9、如上所述，本实用新型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：

10、本实用新型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。

技术特征：

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：

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，其特征在于，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。

3.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，其特征在于：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。

4.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，其特征在于：所述空气进口上设置有空滤装置。

5.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，其特征在于：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。

技术总结
本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。

技术研发人员：田大洋,段耀东,喻久哲,黄潜,胡哲,林琦
受保护的技术使用者：上海重塑能源科技有限公司
技术研发日：20201231
技术公布日：2024/1/11