一种具有能量回收功能的燃料电池系统的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种具有能量回收功能的燃料电池系统。

背景技术：

1、燃料电池发动机的电堆在工作时会产热，需要实施降温，并进行温度控制，以保证燃料电池发动机的工作状态及寿命。

2、目前，现有电堆降温方案大多采用冷却水循环降温，即每一电池片的内部设有水流道，冷却水从一端流入、另一端流出，将电堆内部的热量带出并散热至大气中，此过程大多无回收利用，导致电堆产生的大量热量被白白浪费。

3、同时，现有电堆的单电池片设计中，每一电池片不仅需要设计氢气道、空气道，还需要设计水流道，水流道不但占用电池片体积，且导致电池片结构复杂。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种具有能量回收功能的燃料电池系统，用以解决现有技术散热方案存在能量浪费以及电池片内结构复杂的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种具有能量回收功能的燃料电池系统，包括电堆、膨胀机、分水件、比例阀，以及雾化装置；其中，

3、电堆由多个电池片堆叠而成，每一电池片内均设置有氢气道、空气道，但均无水流道；

4、电堆的空气进口接膨胀机的压轮腔出口，其空气尾气出口经膨胀机的涡轮腔接分水件的进气口；分水件的出气口连通外部大气，其出液口依次经比例阀、雾化装置后连通膨胀机的压轮腔入口，以使设定量的水雾在膨胀机的压轮腔中与空气混合并压缩后进入电堆的空气道内降低电堆温度。

5、上述技术方案的有益效果如下：优化了燃料电池发动机中电堆的冷却及温度控制，结构简单，控制简单。与传统的冷却水循环降温方法不同的是，上述技术方案利用电堆进气同时携带小水滴进入电堆，通过小液滴相变气化吸热，以降低电堆温度，使得电池片内部不需要设置水流道，只需要设置氢气道、空气道即可，小液滴与电堆进气使用同一空气道。利用膨胀机回收携带着电堆热量的尾排能量。

6、基于上述系统的进一步改进，该燃料电池系统还包括补液装置；其中，

7、补液装置上设有可调控其输出的液态水量的控制机构；

8、补液装置的出水口、分水件的出液口并联后经比例阀接雾化装置的进水口。

9、进一步，该燃料电池系统还包括控制器；其中，

10、控制器，用于监测电堆温度，识别电堆温度高于设定值或设定范围时调整比例阀的开度以使分水件及补液装置输出的液态水量增加，以及，识别电堆温度低于设定值或设定范围时调整比例阀的开度以使分水件及补液装置输出的液态水量减少，使得通过液态水量调节维持电堆温度始终处于设定值或设定范围。

11、进一步，膨胀机内设置有电机，电机的输出轴一端安装有压轮腔内的压轮，另一端安装有压轮腔内的涡轮；并且，

12、所述电机包括发电电机、用于提供膨胀机运行动力的电机中的至少一种。

13、进一步，该燃料电池系统还包括：

14、空滤，设于膨胀机的压轮腔进口，用于过滤空气中的灰尘、颗粒以及有害气体；

15、流量计，也设于膨胀机的压轮腔进口，用于获取入堆空气流量，发送至控制器。

16、进一步，该燃料电池系统还包括：

17、喷淋泵，其输入端接分水件的出液口，其输出端接喷淋腔内雾化喷头的供水端；

18、喷淋腔，其腔内顶部设有雾化喷头，一侧设有进气口，该进气口接膨胀机的压轮腔出口，另一侧设有出气口，该出气口接电堆的空气进口。

19、进一步，该燃料电池系统还包括：

20、温度传感器，设于电堆表面或电堆内部，用于实时获取电堆温度发送至控制器。

21、进一步，补液装置还包括冷水箱和保温水箱；其中，

22、冷水箱内的水温在0～20℃之间；

23、保温水箱内的水温在20～70℃之间。

24、进一步，该燃料电池系统还包括引射器；其中，

25、引射器的射流入口接膨胀机的压轮腔出口，其引流气体入口接分水件的出气口，其汇流出口接电堆的空气进口。

26、进一步，该燃料电池系统还包括空气循环泵；其中，

27、空气循环泵的输入端接分水件的出气口，其输出端接电堆的空气进口，其控制端接控制器。

28、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。

技术特征：

1.一种具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，包括电堆、膨胀机、分水件、比例阀，以及雾化装置；其中，

2.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括补液装置；其中，

3.根据权利要求1或2所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括控制器；其中，

4.根据权利要求3所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，膨胀机内设置有电机，电机的输出轴一端安装有压轮腔内的压轮，另一端安装有压轮腔内的涡轮；并且，

5.根据权利要求4所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求5所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，补液装置还包括冷水箱和保温水箱；其中，

9.根据权利要求1、2、4、5、7、8任一项所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括引射器；其中，

10.根据权利要求1、2、4、5、7、8任一项所述的具有能量回收功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括空气循环泵；其中，

技术总结
本发明提供了一种具有能量回收功能的燃料电池系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术散热方案存在能量浪费以及电池片内结构复杂的问题。该系统包括电堆、膨胀机、分水件、比例阀，以及雾化装置。电堆的每一电池片内均无水流道。电堆的空气进口接膨胀机的压轮腔出口，其空气尾气出口经膨胀机的涡轮腔接分水件的进气口。分水件的出气口连通外部大气，其出液口依次经比例阀、雾化装置后连通膨胀机的压轮腔入口，以使水雾在膨胀机的压轮腔中与空气混合并压缩后进入电堆的空气道内。该系统利用电堆进气同时携带小水滴，通过小液滴相变气化吸热，以降低电堆温度，使得电池片内部不需要设置水流道，同时通过膨胀机回收电堆尾排能量。

技术研发人员：齐红环,祁梓仟,陈涛,王肖奎,张潇丹,方川,李阳,李文文,渠海洋,司宗正
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：2024/1/16