燃料电池进气能量综合利用系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种燃料电池进气能量综合利用系统，涉及燃料电池技术领域。其包括高压储氢容器、调压装置、燃料电池和水泵；调压装置包括涡轮减压机构和涡轮增压机构，涡轮减压机构设有第一涡轮、第一进气口和第一出气口，涡轮增压机构设有第二涡轮、第二进气口和第二出气口；第一涡轮和第二涡轮传动连接，第一进气口与高压储氢容器相连通，第一出气口与燃料电池相连通，第二进气口与外界连通，第二出气口与燃料电池相连通；水泵与第一涡轮传动连接。本实用新型专利技术利用高压氢气的气压带动第一涡轮转动，通过第一涡轮驱动第二涡轮和水泵，无需通过电机进行增压和驱动水泵，避免了系统压缩能量的浪费，而且节约了电能。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池进气能量综合利用系统
本技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池进气能量综合利用系统。
技术介绍
现有的燃料电池在工作时需要分别通入氢气和空气，氢气由高压氢气罐经过减压阀减压后进入到燃料电池内进行化学反应，空气经过空压机或增压泵加压后通入到燃料电池内，增压泵由电机等结构驱动其动作。高压氢气罐内的氢气源可提供绝对压力高达30MPa的氢气，氢气的压力直接通过减压阀直接消除，无疑浪费了此部分能源，而且还需要通过燃料电池单独为空压机或增压泵的电机提供电源，更损失了部分能源，极大地制约了燃料电池系统的热效率和能源利用率。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种燃料电池进气能量综合利用系统，以解决现有的燃料电池在工作时浪费能源、热效率得不到有效利用的问题。为解决上述技术问题，本技术首先提供了一种燃料电池进气能量综合利用系统，具体技术方案如下：一种燃料电池进气能量综合利用系统，包括高压储氢容器、调压装置、燃料电池和水泵；所述调压装置包括涡轮减压机构和涡轮增压机构，所述涡轮减压机构设有第一涡轮、第一进气口和第一出气口，所述涡轮增压机构设有第二涡轮、第二进气口和第二出气口；所述第一涡轮和所述第二涡轮传动连接，所述第一进气口与所述高压储氢容器相连通，所述第一出气口与所述燃料电池相连通，所述第二进气口与外界连通，所述第二出气口与所述燃料电池相连通；所述水泵与所述第一涡轮传动连接，所述水泵具有进水口和出水口，所述进水口与所述燃料电池的冷却液出口相连通，所述出水口与所述燃料电池的冷却液进口相连通。进一步的，所述第一出气口与所述燃料电池通过第一出气管路相连接，所述第一出气管路上安装有第一热交换装置。进一步的，所述第一热交换装置连接有第一温度调节装置。进一步的，所述第二出气口与所述燃料电池通过第二出气管路相连接，所述第二出气管路上安装有第二热交换装置。进一步的，所述第二热交换装置连接有第二温度调节装置。进一步的，所述第二出气管路上安装有低压储气容器和控制阀，所述低压储气容器用于储存增压后的空气，所述控制阀用于开闭所述低压储气容器向所述燃料电池通入增压后的空气。进一步的，所述低压储气容器连接有第三热交换装置，所述第三热交换装置与所述燃料电池的冷却系统相连接，并用于和所述冷却系统热交换。进一步的，所述出水口与所述冷却液进口之间通过进水管路相连通，所述进水管路上设有第四热交换装置。进一步的，还包括发电机，所述发电机与所述第一涡轮传动连接。进一步的，还包括与所述第二涡轮传动连接的备用电机。根据本技术提供的燃料电池进气能量综合利用系统，利用高压氢气的气压带动第一涡轮转动，通过第一涡轮驱动第二涡轮和水泵，实现对空气的增压和冷却液的循环，无需通过电机进行增压和驱动水泵，避免了系统压缩能量的浪费，而且节约了电能。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的燃料电池进气能量综合利用系统的结构示意图。图标：1-高压储氢容器；2-调压装置；3-燃料电池；4-水泵；5-涡轮减压机构；6-涡轮增压机构；7-第一出气管路；8-第二出气管路；9-第一热交换装置；10-第一温度调节装置；11-第二热交换装置；12-第二温度调节装置；13-低压储气容器；14-控制阀；15-进水管路；16-第四热交换装置；17-发电机；18-备用电机。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于
技术介绍
中的描述可知，现有的燃料电池3系统在浪费高压氢气压缩能量的同时，还需要通过至少两个电机带动空气增压泵和水泵4运行，不仅浪费了能源，而且还需要额外的电能，有鉴于此，本实施例提供了一种燃料电池3进气能量综合利用系统，旨在通过充分利用高压氢气的压缩能量来驱动空气增压泵和水泵4。具体的，结合附图1所示，本实施例的一种燃料电池3进气能量综合利用系统包括高压储氢容器1、调压装置2、燃料电池3和水泵4；本实施例的高压储氢容器1为现有的高压气瓶，需要说明的是，本实施例中所述的“高压”和“低压”可以理解为压力容器的设计压力(P)，该设计压力分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级，低压为0.1MPa≤P＜1.6MPa，中压为1.6MPa≤P＜10MPa，高压为10MPa≤P＜100MPa，超高压为P≥100MPa，本实施例的高压储氢容器1内的氢气压力可高达30MPa。本实施例的调压装置2包括涡轮减压机构5和涡轮增压机构6，涡轮增压机构6和涡轮减压机构5分别具有单独的内腔，涡轮减压机构5的结构与涡轮增压机构6的结构相似，只不过工作原理相反，是通过高压氢气来带动涡轮减压机构5的第一涡轮(图中未示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池进气能量综合利用系统，其特征在于，包括高压储氢容器、调压装置、燃料电池和水泵；/n所述调压装置包括涡轮减压机构和涡轮增压机构，所述涡轮减压机构设有第一涡轮、第一进气口和第一出气口，所述涡轮增压机构设有第二涡轮、第二进气口和第二出气口；所述第一涡轮和所述第二涡轮传动连接，所述第一进气口与所述高压储氢容器相连通，所述第一出气口与所述燃料电池相连通，所述第二进气口与外界连通，所述第二出气口与所述燃料电池相连通；/n所述水泵与所述第一涡轮传动连接，所述水泵具有进水口和出水口，所述进水口与所述燃料电池的冷却液出口相连通，所述出水口与所述燃料电池的冷却液进口相连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池进气能量综合利用系统，其特征在于，包括高压储氢容器、调压装置、燃料电池和水泵；
所述调压装置包括涡轮减压机构和涡轮增压机构，所述涡轮减压机构设有第一涡轮、第一进气口和第一出气口，所述涡轮增压机构设有第二涡轮、第二进气口和第二出气口；所述第一涡轮和所述第二涡轮传动连接，所述第一进气口与所述高压储氢容器相连通，所述第一出气口与所述燃料电池相连通，所述第二进气口与外界连通，所述第二出气口与所述燃料电池相连通；
所述水泵与所述第一涡轮传动连接，所述水泵具有进水口和出水口，所述进水口与所述燃料电池的冷却液出口相连通，所述出水口与所述燃料电池的冷却液进口相连通。


2.根据权利要求1所述的燃料电池进气能量综合利用系统，其特征在于，所述第一出气口与所述燃料电池通过第一出气管路相连接，所述第一出气管路上安装有第一热交换装置。


3.根据权利要求2所述的燃料电池进气能量综合利用系统，其特征在于，所述第一热交换装置连接有第一温度调节装置。


4.根据权利要求1所述的燃料电池进气能量综合利用系统，其特征在于，所述第二出气口与所述燃料电池通过第二出气管路相连接，所述第二出气管路上安装有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝东，段羽，羊海涛，
申请(专利权)人：苏州中车氢能动力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32