燃料電池與使用該燃料電池的車輛的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及燃料電池與使用該燃料電池的車輛，屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型采用車輛氣剎制動系統(tǒng)中自帶的儲氣罐作為燃料電池的氣源，在燃料電池啟動時，車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐通過供氣管路將壓縮空氣傳輸給燃料電池，為燃料電池陰極提供壓縮空氣，使燃料電池內(nèi)部氫氣與壓縮空氣中的氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)將氣體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能實現(xiàn)對外發(fā)電，實現(xiàn)燃料電池的啟動。本實用新型不需要單獨(dú)為燃料電池系統(tǒng)配置空氣壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)來啟動，也不需要增加應(yīng)急的空氣供應(yīng)器來啟動，降低了系統(tǒng)的成本，并且提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
燃料電池與使用該燃料電池的車輛
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種燃料電池與使用該燃料電池的車輛，屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池啟動裝置與方法的可靠性、穩(wěn)定性和系統(tǒng)效率直接影響它的安全性和整個生命周期的成本?，F(xiàn)有的質(zhì)子交換膜燃料電池采用燃料氫和壓縮空氣為反應(yīng)氣原料，在電池內(nèi)部氫氣與空氣中的氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)將氣體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能實現(xiàn)對外發(fā)電?，F(xiàn)有燃料電池裝置包括控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、氫氣輸送系統(tǒng)、空氣供氧系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，而為平穩(wěn)地向燃料電池組供應(yīng)氫與空氣，一般使用高壓元件(例如，發(fā)動機(jī)、空氣壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、栗等)，并且對于燃料電池的啟動，使用能夠供應(yīng)高壓電力的高壓部件(外接輔助高壓電源)來供應(yīng)啟動中的高電壓，這樣就會增加外部高壓供電，而且也會間接降低系統(tǒng)的效率；另外，當(dāng)高壓電源發(fā)生故障或發(fā)生斷電時，啟動也變?yōu)椴豢赡堋?br>[0003]申請?zhí)枮镃N200910011619.1的專利文件公開了一種燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)及其啟動方法，該方法采用了一個儲氣裝置(儲氣罐)，通過儲氣罐內(nèi)預(yù)存的壓縮空氣讓系統(tǒng)啟動起來，再用系統(tǒng)發(fā)出的高壓電來向空氣系統(tǒng)的供氣裝置供電，使供氣裝置工作，向燃料電池堆供給空氣。該方法雖然避免了使用外部高壓供電，并且增加了系統(tǒng)的凈效率，但是它在空氣系統(tǒng)啟動后還要給儲氣罐內(nèi)打滿空氣以便于下次啟動時使用，這樣就增加了系統(tǒng)的故障點(diǎn)，降低了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種燃料電池與使用該燃料電池的車輛，以解決目前的燃料電池啟動裝置采用外加儲氣罐導(dǎo)致在空氣系統(tǒng)啟動后還要給儲氣罐內(nèi)打滿空氣以供下次啟動使用的缺陷。
[0005]本實用新型為解決上述技術(shù)問題提供了一種燃料電池，包括用于連接氣源的進(jìn)氣接口，所述的進(jìn)氣接口通過供氣管路用于連接到車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐，用于將車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐作為燃料電池的氣源。
[0006]所述進(jìn)氣接口與車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐之間的供氣管路上設(shè)置有減壓閥，用于將儲氣罐中的高壓空氣變成燃料電池陰極所需要的低壓空氣。
[0007]所述進(jìn)氣接口與車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐之間的供氣管路上還設(shè)置有過濾器，用于實現(xiàn)對儲氣罐中空氣的過濾。
[0008]所述進(jìn)氣接口與車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐之間的供氣管路上還設(shè)置有電磁閥，對于控制供氣管路的通斷。
[0009]本實用新型還提供了一種車輛，包括氣剎制動系統(tǒng)和燃料電池，氣剎制動系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和儲氣罐，燃料電池包括用于連接氣源的進(jìn)氣接口，所述燃料電池的進(jìn)氣接口通過供氣管路與氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐相連，所述氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐用于作為燃料電池的氣源，為燃料電池提供所需壓縮空氣。
[0010]所述供氣管路上設(shè)置有減壓閥，用于將儲氣罐中的高壓空氣變成燃料電池陰極所需要的低壓空氣。
[0011]所述供氣管路上還設(shè)置有過濾器，用于實現(xiàn)對儲氣罐中空氣的過濾。
[0012]所述供氣管路上還設(shè)置有電磁閥，用于控制供氣管路的通斷。
[0013]所述的空氣壓縮機(jī)為電動空氣壓縮機(jī)，燃料電池的供電端與電動空氣壓縮機(jī)的電源接口相連，用于為電動空氣壓縮機(jī)提供電源。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型采用車輛氣剎制動系統(tǒng)中自帶的儲氣罐作為燃料電池的氣源，在燃料電池啟動時，車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐通過管路將壓縮空氣傳輸給燃料電池，為燃料電池陰極提供壓縮空氣，使燃料電池內(nèi)部氫氣與壓縮空氣中的氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)將氣體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能實現(xiàn)對外發(fā)電，實現(xiàn)燃料電池的啟動。本實用新型不需要單獨(dú)為燃料電池系統(tǒng)配置空氣壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)來啟動，也不需要增加應(yīng)急的空氣供應(yīng)器來啟動，降低了系統(tǒng)的成本，并且提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型燃料電池所采用的供氣原理示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0017]本實用新型的一種燃料電池的實施例
[0018]燃料電池包括控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、氫氣輸送系統(tǒng)和空氣供氧系統(tǒng)等，其中空氣供氧系統(tǒng)包括用于連接氣源的進(jìn)氣接口，該進(jìn)氣接口通過供氣管路用于連接車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐，由車輛氣剎制動系統(tǒng)中自帶的儲氣罐作為燃料電池的氣源，當(dāng)燃料電池啟動時，開啟供氣管路，車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐通過供氣管路向燃料電池輸送壓縮空氣作為作為燃料電池的反應(yīng)氣原料。
[0019]由于車輛氣剎制動系統(tǒng)中儲氣罐內(nèi)的氣體為0.7MPa的高壓空氣，而燃料電池所需要的是低壓空氣，為此，本實用新型還在儲氣罐與燃料電池進(jìn)氣口之間的供氣管路上設(shè)置減壓閥，將儲氣罐內(nèi)0.7MPa的高壓空氣變成燃料電池陰極所需要的低壓空氣。此外為了更好實現(xiàn)對燃料電池進(jìn)氣的控制，本實用新型還在儲氣罐與進(jìn)氣口之間的供氣管路上設(shè)置電磁閥，電磁閥設(shè)置在靠近儲氣罐一端的供氣管路上，當(dāng)燃料電池關(guān)閉時，關(guān)閉電磁閥，切斷空氣供給，燃料電池停止發(fā)電，空氣壓縮機(jī)停止工作。同時，為了使參與燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的空氣更加純凈，上述管路上還設(shè)置有第二過濾器，第二過濾器設(shè)置在電磁閥和減壓閥之間的管路上。
[0020]本實用新型的一種車輛的實施例
[0021]本實施例中車輛包括氣剎制動系統(tǒng)和燃料電池，其中氣剎制動系統(tǒng)包括電動空氣壓縮機(jī)和儲氣罐，如圖1所示，空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口與第一過濾器連通，將通過第一過濾器過濾后的空氣輸入到空氣壓縮機(jī)，由空氣壓縮機(jī)壓縮后的空氣通過干燥桶輸送到儲氣罐，儲氣罐為氣剎制動提供氣源，燃料電池包括控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、氫氣輸送系統(tǒng)和空氣供氧系統(tǒng)等，其中空氣供氧系統(tǒng)包括用于連接氣源的進(jìn)氣接口，燃料電池的進(jìn)氣接口通過供氣管路與氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐相連，以氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐作為燃料電池的氣源，為燃料電池提供所需壓縮空氣，即本實用新型中儲氣罐既作為氣剎制動系統(tǒng)中的氣源，又作為燃料電池啟動的氣源。氣剎制動系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)可采用電動空氣壓縮機(jī)，該電動空氣壓縮機(jī)可由燃料電池供電，當(dāng)燃料電池啟動時，將儲氣罐里壓縮空氣通過供氣管路輸送到燃料電池陰極，為其提供所需要的空氣，讓燃料電池啟動起來，再用燃料電池發(fā)出的高壓電來帶動電動空氣壓縮機(jī)給系統(tǒng)供給源源不斷的空氣。
[0022]由于車輛氣剎制動系統(tǒng)中儲氣罐內(nèi)的氣體為0.7MPa的高壓空氣，而燃料電池所需要的是低壓空氣，為此，本實用新型還在儲氣罐與燃料電池進(jìn)氣口之間的供氣管路上設(shè)置減壓閥，將儲氣罐內(nèi)0.7MPa的高壓空氣變成燃料電池陰極所需要的低壓空氣。此外為了更好實現(xiàn)對燃料電池進(jìn)氣的控制，本實用新型還在儲氣罐與進(jìn)氣口之間的供氣管路上設(shè)置電磁閥，電磁閥設(shè)置在靠近儲氣罐一端的供氣管路上，當(dāng)燃料電池關(guān)閉時，關(guān)閉電磁閥，切斷空氣供給，燃料電池停止發(fā)電，空氣壓縮機(jī)停止工作。同時，為了使參與燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的空氣更加純凈，上述供氣管路上還設(shè)置有第二過濾器，第二過濾器設(shè)置在電磁閥和減壓閥之間的管路上。
[0023]本實用新型不需要單獨(dú)為燃料電池系統(tǒng)配置空氣壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)來啟動，也不需要增加應(yīng)急的空氣供應(yīng)器例如壓縮空氣缸/高壓貯罐或經(jīng)由低壓電源(例如，電池等)驅(qū)動的風(fēng)機(jī)來啟動，不僅降低了系統(tǒng)的成本，還提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
[0024]以上實施例僅用于幫助理解本實用新型的核心思想，不能以此限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本實用新型的思想，對本實用新型進(jìn)行修改或者等同替換，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種燃料電池，包括用于連接氣源的進(jìn)氣接口，其特征在于，所述的進(jìn)氣接口通過供氣管路用于連接到車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐，用于將車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐作為燃料電池的氣源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述進(jìn)氣接口與車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐之間的供氣管路上設(shè)置有減壓閥，用于將儲氣罐中的高壓空氣變成燃料電池陰極所需要的低壓空氣。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池，其特征在于，所述進(jìn)氣接口與車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐之間的供氣管路上還設(shè)置有過濾器，用于實現(xiàn)對儲氣罐中空氣的過濾。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池，其特征在于，所述進(jìn)氣接口與車輛氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐之間的供氣管路上還設(shè)置有電磁閥，對于控制供氣管路的通斷。5.一種車輛，包括氣剎制動系統(tǒng)和燃料電池，氣剎制動系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和儲氣罐，燃料電池包括用于連接氣源的進(jìn)氣接口，其特征在于，所述燃料電池的進(jìn)氣接口通過供氣管路與氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐相連，所述氣剎制動系統(tǒng)中的儲氣罐用于作為燃料電池的氣源，為燃料電池提供所需壓縮空氣。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛，其特征在于，所述供氣管路上設(shè)置有減壓閥，用于將儲氣罐中的高壓空氣變成燃料電池陰極所需要的低壓空氣。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛，其特征在于，所述供氣管路上還設(shè)置有過濾器，用于實現(xiàn)對儲氣罐中空氣的過濾。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛，其特征在于，所述供氣管路上還設(shè)置有電磁閥，用于控制供氣管路的通斷。9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項所述的車輛，其特征在于，所述的空氣壓縮機(jī)為電動空氣壓縮機(jī)，燃料電池的供電端與電動空氣壓縮機(jī)的電源接口相連，用于為電動空氣壓縮機(jī)提供電源。
【文檔編號】H01M8/04225GK205621802SQ201620237070
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】李玉鵬, 張輝輝, 杜柯, 余志平, 陽軍, 李賀
【申請人】鄭州宇通客車股份有限公司