一种空气侧循环的燃料电池以及车辆的制作方法

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种空气侧循环的燃料电池以及车辆。

背景技术：

1、氧气是燃料电池的重要反应原料，现有燃料电池系统技术仅利用环境空气作为原料，并不对其进行任何成分处理，一方面由于自然环境中的空气氧含量太低，限制了电堆的发电功率。另外一方面，尾排的气体的能量直接被浪费掉了，降低了利用率。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种空气侧循环的燃料电池以及车辆。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种空气侧循环的燃料电池，包括空气分离器、电加热器、电堆、轴流涡轮、电机以及空压机；

4、所述轴流涡轮、电机以及空压机三者共轴设置；

5、所述电堆包括空气侧入口以及尾排口；

6、所述空气分离器包括出口，所述空气分离器出口上设置有透氧膜；所述电加热器设置在透氧膜上；

7、所述轴流涡轮包括进口和出口；所述尾排口、空气分离器出口分别与轴流涡轮进口连通；所述轴流涡轮出口通过空压机与空气侧入口连通。

8、优选地，所述电堆包括空气侧出口，所述空气侧出口、空压机以及空气侧进口三者通过三通阀连通。

9、优选地，所述透氧膜为含有钡钙钛矿材质的透氧膜。

10、优选地，所述燃料电池还包括空滤，所述空滤与空压机进口连通。

11、优选地，所述电机为发电电动机。

12、优选地，所述电加热器为ptc加热器。

13、优选地，所述发电电动机与ptc加热器电性连接。

14、优选地，所述空气分离器上设置有与空气侧入口直连的通道，所述燃料电池通过空气分离器分离后剩余的气体对燃料电池进行吹扫。

15、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：

16、一种车辆，包括上述的空气侧循环的燃料电池。

17、本发明的有益效果在于：通过电堆的尾排口与轴流涡轮的进口连通，通过加热分离出的高温高压氧气和尾排气体，能够推动轴流涡轮转动，进而电机转动，继而带动空压机转动，实现燃料电池的能量的多级利用，而降温后高温氧气与尾排气体的水蒸气混合后通过空压机送入电堆内进行反应，实现增压增氧增湿，能够大大的提升电堆的反应速率以及实现快速的冷启动；同时空气侧由于含氧量高，通过尾排的接入轴流涡轮再进入空气侧入口，实现高浓度氧气的循环利用，提升氧气的利用效率。

技术特征：

1.一种空气侧循环的燃料电池，其特征在于，包括空气分离器、电加热器、电堆、轴流涡轮、电机以及空压机；

2.根据权利要求1所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述电堆包括空气侧出口，所述空气侧出口、空压机以及空气侧进口三者通过三通阀连通。

3.根据权利要求1所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述透氧膜为含有钡钙钛矿材质的透氧膜。

4.根据权利要求1所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括空滤，所述空滤与空压机进口连通。

5.根据权利要求1所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述电机为发电电动机。

6.根据权利要求5所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述电加热器为ptc加热器。

7.根据权利要求6所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述发电电动机与ptc加热器电性连接。

8.根据权利要求1所述的空气侧循环的燃料电池，其特征在于，所述空气分离器上设置有与空气侧入口直连的通道，所述燃料电池通过空气分离器分离后剩余的气体对燃料电池进行吹扫。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的空气侧循环的燃料电池。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种空气侧循环的燃料电池以及车辆，所述燃料电池包括空气分离器、电加热器、电堆、轴流涡轮、电机、空压机；轴流涡轮、电机以及空压机三者共轴设置；电堆包括空气侧入口以及尾排口；空气分离器的出口上设置有透氧膜；电加热器设置在透氧膜上；轴流涡轮包括进口和出口；尾排口、空气分离器出口分别与轴流涡轮进口连通并通过空压机与空气侧入口连通；本发明通过电堆的尾排口与轴流涡轮的进口连通，通过加热分离出的高温高压氧气和尾排气体推动轴流涡轮转动，实现能量的多级利用，而降温降压后混合气体送入电堆，实现增压增氧增湿；通过尾排的接入轴流涡轮再进入空气侧入口，实现高浓度氧气的循环利用。

技术研发人员：李飞强,周百慧,高云庆,张国强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15