一种氢燃料电池系统及车辆的制作方法

本发明涉及燃料电池，特别是涉及一种氢燃料电池系统及车辆。

背景技术：

1、氢燃料电池系统在运行过程中，电堆的阳极侧会产生大量的液态水，如果不能把液态水分离干净并排出，那么液态水将会随着气流回到电堆中，如果液态水过多，则容易造成电堆水淹，从而出现单片电压降低到保护值以下的情况，如果再不加处理，则容易出现电压单低甚至反极的现象，造成电堆烧毁事故。

2、目前，一般采用物理除水的方式进行处理，即采用离心或者挡板的原理制作汽液分离器，将电堆阳极侧的液态水进行水汽分离，然后在汽液分离器上设置蓄水槽，将积水定期排放，但是这种方式的分水效果有限，分水效率一般最高只能达到90％左右，无法做到完全的除水，仍然会有部分液态水进入到电堆内部，从而导致电堆单低的问题，进而影响电堆的性能和寿命，甚至于烧毁电堆。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种氢燃料电池以及车辆，其能够彻底将阳极侧的液态水去除，以保证电堆的性能和寿命。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种氢燃料电池系统，包括：供氢装置、电堆、热交换装置、汽液分离装置、涡流管、循环泵；所述供氢装置用于提供氢气，所述热交换装置具有循环管路和冷源管路，所述涡流管具有第一进气口、第一出气口和第二出气口；所述供氢装置通过第一管路与所述电堆的一端连接，所述电堆的另一端通过第二管路与所述循环管路的一端连接，所述循环管路的另一端通过第三管路与所述汽液分离装置的一端连接，所述汽液分离装置的另一端通过第四管路与所述第一管路连接；所述供氢装置还通过第五管路与所述第一进气口连接，所述第一出气口通过第六管路与所述冷源管路的一端连接，所述冷源管路的另一端通过第七管路与所述第四管路连接，所述第二出气口通过第八管路与所述第四管路连接；所述循环泵设置于所述第四管路上，用于将所述第四管路中的气体泵送至所述第一管路。

3、可选的，还包括减压阀，所述第四管路与所述第一管路的连接处为第一连接处，所述减压阀设于所述第一连接处和所述供氢装置之间。

4、可选的，所述供氢装置包括氢气瓶和隔离阀，所述氢气瓶与所述隔离阀连接，所述第一管路和所述第五管路分别与所述隔离阀连接。

5、可选的，所述汽液分离装置包括汽液分离器和蓄水槽，所述第三管路和所述第四管路分别连接于所述汽液分离器，所述蓄水槽与所述汽液分离器连接，用于收集所述汽液分离器分离出的液态水。

6、可选的，所述汽液分离装置还包括开关阀，所述开关阀设于所述蓄水槽，用于控制蓄水槽的开关。

7、可选的，所述电堆具有第一进气端和第一出气端；所述第一管路连接于所述第一进气端，所述第二管路连接于所述第一出气端。

8、可选的，所述汽液分离装置具有第二进气端和第二出气端，所述第三管路连接于所述第二进气端，所述第四管路连接于所述第二出气端。

9、为了实现同样的目的，本发明还提供了一种车辆，包括如前所述的氢燃料电池系统。

10、本发明实施例的一种氢燃料电池系统及车辆与现有技术相比，其有益效果在于：该系统通过供氢装置提供两股氢气，其中一股氢气通过第一管路进入到电堆，在参与完成电化学反应后会通过第二管路进入到热交换装置的循环管路中，另一股氢气则通过第五管路进入到涡流管中，并被涡流管分流为高温氢气流和低温氢气流，其中低温氢气流通过第一出气口流出，并通过第六管路进入到冷源管路中，从而对循环管路中的气体进行冷凝，使得循环管路中的气体冷凝出更多的液态水，循环管路中的气体再通过第三管路进入到气液分离装置后，由气液分离装置进行分离得到低温饱和氢气湿蒸汽，并输送至第四管路中，而冷源管路中的低温氢气流从冷源管路流出后会升温，并通过第七管路输入至第四管路中与从气液分离装置输出的气体汇合，此时高温氢气流也会通过第八管路输入至第四管路中，与升过温的低温氢气流以及低温饱和氢气湿蒸汽汇合并加热，从而汇合形成不饱和氢气湿蒸汽，并由循环泵泵送至第一管路中，重新进入到电堆，以进行下一次的电化学反应，该系统一方面使得从电堆排出的气体冷凝出更多液态水，另一方面使得从电堆排出的气体由低温饱和氢气湿蒸汽转换为升温后的不饱和氢气湿蒸汽，从而彻底解决电堆阳极侧的液态水问题，进而保证了电堆的性能和寿命，并且升温后的不饱和氢气湿蒸汽更加稳定，不容易出现冷凝水。

技术特征：

1.一种氢燃料电池系统，其特征在于，包括：供氢装置、电堆、热交换装置、汽液分离装置、涡流管、循环泵；

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，还包括减压阀，所述第四管路与所述第一管路的连接处为第一连接处，所述减压阀设于所述第一连接处和所述供氢装置之间。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述供氢装置包括氢气瓶和隔离阀，所述氢气瓶与所述隔离阀连接，所述第一管路和所述第五管路分别与所述隔离阀连接。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述汽液分离装置包括汽液分离器和蓄水槽，所述第三管路和所述第四管路分别连接于所述汽液分离器，所述蓄水槽与所述汽液分离器连接，用于收集所述汽液分离器分离出的液态水。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述汽液分离装置还包括开关阀，所述开关阀设于所述蓄水槽，用于控制蓄水槽的开关。

6.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述电堆具有第一进气端和第一出气端；所述第一管路连接于所述第一进气端，所述第二管路连接于所述第一出气端。

7.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述汽液分离装置具有第二进气端和第二出气端，所述第三管路连接于所述第二进气端，所述第四管路连接于所述第二出气端。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的氢燃料电池系统。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种氢燃料电池系统及车辆，氢燃料电池系统包括：供氢装置、电堆、热交换装置、汽液分离装置、涡流管、循环泵；该系统一方面使得从电堆排出的气体冷凝出更多液态水，另一方面使得从电堆排出的气体由低温饱和氢气湿蒸汽转换为升温后的不饱和氢气湿蒸汽，从而彻底解决电堆阳极侧的液态水问题，进而保证了电堆的性能和寿命，并且升温后的不饱和氢气湿蒸汽更加稳定，不容易出现冷凝水。

技术研发人员：唐锐健,柳泽田,邹文君,李强
受保护的技术使用者：国鸿氢能科技（嘉兴）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10