燃料电池冷启动结构及燃料电池系统的制作方法

文档序号:39394930发布日期:2024-09-18 11:26阅读:58来源:国知局

本技术涉及燃料电池,尤其涉及燃料电池冷启动结构及燃料电池系统。


背景技术:

1、燃料电池是包括阳极和阴极且电解质设置在它们之间的电化学装置,氢气进入燃料电池中后与空气或者氧气发生反应产生水,部分水会随着空气或者氧气的流动被带出,经过管路最终排放至大气中。

2、发动机运行时产生的水会由氢气、空气出堆管路排放至大气中,途径的阀组处常常会有冷凝水留存,当环境温度过低时,冷凝水可能在氢气排放阀组、空气路背压阀等处冷凝、冻结,若排氢模块无法解冻,则会导致电堆水淹等不良后果,若背压阀破冰能力不足则会导致阀无法开启或无法响应设定开度以控制电堆内空气压力,甚至导致下一次燃料电池启动时因阀组冻结无法正常启动。

3、因此,亟需一种燃料电池冷启动结构及燃料电池系统以解决上述问题。


技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种燃料电池冷启动结构及燃料电池系统,能够对燃料电池系统的背压阀和排氢模块进行加热,避免由于背压阀和排氢模块结冰导致燃料电池的冷启动性能差,提升燃料电池的低温启动性能,确保燃料电池的正常使用。

2、为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:

3、燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述燃料电池冷启动结构包括:

4、排氢模块加热管路,所述排氢模块加热管路上设置有第一控制阀,所述第一控制阀的入口连接于空压机的出口,所述第一控制阀的出口连接于排氢组件,所述第一控制阀用于调节所述排氢模块加热管路的开闭和开度;

5、背压阀加热管路,所述背压阀加热管路上设置有第二控制阀,所述第二控制阀具有入口和第一出口,所述第二控制阀的入口连接于所述空压机的出口,所述第二控制阀的第一出口连接于背压阀的入口,所述第二控制阀用于控制所述背压阀加热管路的开闭。

6、作为一种可选的技术方案,所述第二控制阀还具有第二出口,所述第二控制阀的第二出口连接于所述背压阀的出口,且所述第一出口和所述第二出口能够择一打开。

7、作为一种可选的技术方案,所述背压阀加热管路上还设置有第三控制阀,所述第三控制阀位于所述空压机和所述第二控制阀之间,所述第二控制阀具有开启和关闭两种工作状态。

8、作为一种可选的技术方案,所述第一控制阀为旁通比例阀,所述第二控制阀为三通阀。

9、作为一种可选的技术方案,所述第三控制阀为旁通开关阀。

10、作为一种可选的技术方案,所述燃料电池冷启动结构还包括温度采集器,所述温度采集器用于采集环境温度。

11、本实用新型还采用以下技术方案:

12、燃料电池系统,所述燃料电池系统包括供氢组件、排氢组件、供气组件、排气组件和燃料电池电堆,所述燃料电池系统还包括如上所述的燃料电池冷启动结构,所述排氢组件包括排氢模块,所述排气组件包括背压阀,所述供气组件包括空压机,所述燃料电池冷启动结构的所述排氢模块加热管路设置于所述排氢模块与所述空压机之间,所述燃料电池冷启动结构的所述背压阀加热管路设置于所述空压机与所述背压阀之间。

13、作为一种可选的技术方案,所述供气组件还包括中冷器,所述第一控制阀的入口和所述第二控制阀的入口均连接于所述空压机和所述中冷器之间的管路上。

14、作为一种可选的技术方案,所述燃料电池系统还包括增湿器,所述增湿器具有第一通道和第二通道,所述第一通道的入口连接于所述中冷器的出口,所述第二通道的出口连接于所述燃料电池电堆,用于向所述燃料电池电堆提供空气;所述第二通道的入口连接于所述燃料电池电堆,所述第二通道的出口连接于所述背压阀的入口,所述第二通道用于输出空气。

15、作为一种可选的技术方案,所述供氢组件包括供氢阀,所述排氢组件还包括氢气循环泵,所述氢气循环泵位于所述燃料电池电堆和所述排氢模块之间,所述氢气循环泵的第一出口与所述排氢模块连通,所述氢气循环泵的第二出口连接于所述供氢阀和所述燃料电池电堆的管路上。

16、本实用新型的有益效果:

17、本实用新型公开一种燃料电池冷启动结构,其中燃料电池冷启动结构包括排氢模块加热管路和背压阀加热管路,排氢模块加热管路上设置有第一控制阀,第一控制阀的入口连接于空压机的出口,第一控制阀的出口连接于排氢组件,第一控制阀用于调节排氢模块加热管路的开闭和开度,背压阀加热管路上设置有第二控制阀,第二控制阀具有入口和第一出口,第二控制阀的入口连接于空压机的出口,第二控制阀的第一出口连接于背压阀的入口,第二控制阀用于控制背压阀加热管路的开闭。这种燃料电池冷启动结构能够在低温条件下,使用空压机的高温气体对排氢模块和背压阀进行加热,以将排氢模块和背压阀的结冰融化,避免排氢模块和背压阀结冰导致燃料电池不能正常启动,确保了在低温条件下燃料电池的正常启动。



技术特征:

1.燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述燃料电池冷启动结构(1)包括:

2.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述第二控制阀还具有第二出口,所述第二控制阀的第二出口连接于所述背压阀(51)的出口,且所述第一出口和所述第二出口能够择一打开。

3.根据权利要求2所述的燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述背压阀加热管路(20)上还设置有第三控制阀,所述第三控制阀位于所述空压机(41)和所述第二控制阀之间,所述第三控制阀具有开启和关闭两种工作状态。

4.根据权利要求2所述的燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述第一控制阀为旁通比例阀(11),所述第二控制阀为三通阀(21)。

5.根据权利要求3所述的燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述第三控制阀为旁通开关阀(22)。

6.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动结构,其特征在于,所述燃料电池冷启动结构(1)还包括温度采集器,所述温度采集器用于采集环境温度。

7.燃料电池系统,所述燃料电池系统包括供氢组件(2)、排氢组件(3)、供气组件(4)、排气组件(5)和燃料电池电堆(6),其特征在于,所述燃料电池系统还包括如权利要求1-6任一项所述的燃料电池冷启动结构(1),所述排氢组件(3)包括排氢模块(31),所述排气组件(5)包括背压阀(51),所述供气组件(4)包括空压机(41),所述燃料电池冷启动结构(1)的所述排氢模块加热管路(10)设置于所述排氢模块(31)与所述空压机(41)之间,所述燃料电池冷启动结构(1)的所述背压阀加热管路(20)设置于所述空压机(41)与所述背压阀(51)之间。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统,其特征在于,所述供气组件(4)还包括中冷器(42),所述第一控制阀的入口和所述第二控制阀的入口均连接于所述空压机(41)和所述中冷器(42)之间的管路上。

9.根据权利要求8所述的燃料电池系统,其特征在于,所述燃料电池系统还包括增湿器(7),所述增湿器(7)具有第一通道和第二通道,所述第一通道的入口连接于所述中冷器(42)的出口,所述第二通道的出口连接于所述燃料电池电堆(6),用于向所述燃料电池电堆(6)提供空气;所述第二通道的入口连接于所述燃料电池电堆(6),所述第二通道的出口连接于所述背压阀(51)的入口,所述第二通道用于输出空气。

10.根据权利要求7所述的燃料电池系统,其特征在于,所述供氢组件(2)包括供氢阀(201),所述排氢组件(3)还包括氢气循环泵(32),所述氢气循环泵(32)位于所述燃料电池电堆(6)和所述排氢模块(31)之间,所述氢气循环泵(32)的第一出口与所述排氢模块(31)连通,所述氢气循环泵(32)的第二出口连接于所述供氢阀(201)和所述燃料电池电堆(6)的管路上。


技术总结
本技术属于燃料电池技术领域,公开了燃料电池冷启动结构及燃料电池系统。燃料电池冷启动结构包括排氢模块加热管路和背压阀加热管路,排氢模块加热管路上设置有第一控制阀,第一控制阀的两端分别连接于空压机的出口和排氢组件,第一控制阀用于调节排氢模块加热管路的开闭和开度,背压阀加热管路上设置有第二控制阀,第二控制阀具有入口和第一出口,第二控制阀的入口连接于空压机的出口,第二控制阀的第一出口连接于背压阀的入口,第二控制阀用于控制背压阀加热管路的开闭。燃料电池冷启动结构在低温条件下使用空压机的高温气体加热排氢模块和背压阀,以将排氢模块和背压阀的结冰融化,确保了在低温条件下燃料电池的正常启动。

技术研发人员:于越,李俊涛,游庆库,侯伟,景世强
受保护的技术使用者:潍柴巴拉德氢能科技有限公司
技术研发日:20231130
技术公布日:2024/9/17
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