氢燃料电池车辆及其供氢系统技术方案

本发明专利技术公开了一种供氢系统，应用于氢燃料电池车辆，所述供氢系统包括：储氢机构；膨胀机，包括进气口，出气口和连接轴；所述进气口连接所述储氢机构；能量回收组件，连接所述连接轴；减压组件，连接在所述出气口与所述氢燃料电池电堆之间；第一泄压机构，设置在所述出气口与所述减压组件之间。上述供氢系统能够提高氢气排空效率。氢气排空效率。氢气排空效率。

【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池车辆及其供氢系统


[0001]本申请涉及氢燃料电池车辆
，尤其涉及一种氢燃料电池车辆及其供氢系统。

技术介绍

[0002]随着燃料电池技术的发展，氢燃料电池汽车已成为未来清洁能源汽车的研究热点。氢气作为燃料电池汽车的燃料，首先需要保证能够安全地存储，目前常见的储氢方式主要为高压气态储氢、液化储氢、金属氢化物储氢、活性炭储氢、纳米碳管储氢等，其中最常用的储氢方式是高压气态储氢。当前乘用车储氢系统基本采用70MPa的等级，在工作时，高压氢气经过降压后提供给燃料电池。在这一过程中，若没有对高压氢气的压力能进行回收，则产生了极大的浪费，其能量利用效率不高。
[0003]目前相关方案采取的措施是在高压储氢罐与降压组件之间设置膨胀机，通过膨胀机对高压氢气进行降温降压，高压氢气在降温降压过程中产生的膨胀功被输出到发电机进行发电，降压后的氢气输送到燃料电池电堆参与阳极反应。而70MPa储氢系统在开发前期需要经常进行瓶内气体排空，但是对于增加了膨胀机，采用传统排空管路设计的供氢系统，存在排空管路释压效率低，氢气排放时间长的问题，有时排气过程需要持续几个小时，如此严重降低了开发效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种氢燃料电池车辆及其供氢系统，以解决或者部分解决目前带有膨胀机的供氢系统存在的氢气排空速度慢，效率低的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术一个可选的实施例，提供了一种供氢系统，应用于氢燃料电池车辆，所述供氢系统包括：
[0006]储氢机构；
[0007]膨胀机，包括进气口，出气口和连接轴；所述进气口连接所述储氢机构；
[0008]能量回收组件，连接所述连接轴；
[0009]减压组件，连接在所述出气口与所述氢燃料电池电堆之间；
[0010]第一泄压机构，设置在所述出气口与所述减压组件之间。
[0011]可选的，供氢系统还包括换热机构，所述换热机构连接在所述出气口与所述减压组件之间；其中，所述第一泄压机构设置在所述出气口与所述换热机构之间。
[0012]进一步的，供氢系统还包括三通管，所述三通管包括入口，第一出口和第二出口；
[0013]所述入口连接所述出气口；
[0014]所述第一出口连接所述第一泄压机构；
[0015]所述第二出口连接所述换热机构。
[0016]进一步的，所述换热机构的换热介质通道连接驱动电机冷却液回路和燃料电池冷却循环水回路。
[0017]可选的，所述能量回收组件包括发电机和电能储存机构；所述发电机连接所述连接轴，所述电能储存机构电连接所述发电机。
[0018]进一步的，所述电能储存机构包括蓄电池和超级电容；所述超级电容与所述蓄电池并联。
[0019]可选的，供氢系统还包括第二泄压机构，所述第二泄压机构设置在所述减压组件与所述氢燃料电池电堆之间。
[0020]可选的，所述储氢机构包括储氢瓶和瓶阀，所述瓶阀设置在所述储氢瓶的出口处。
[0021]可选的，所述供氢系统还包括加氢机构，所述加氢机构设置在所述膨胀机与所述储氢机构之间。
[0022]根据本专利技术另一个可选的实施例，提供了一种氢燃料电池车辆，包括上述技术方案中的任一项供氢系统。
[0023]通过本专利技术的一个或者多个技术方案，本专利技术具有以下有益效果或者优点：
[0024]本专利技术提供了一种供氢系统，通过膨胀机对储氢机构中的高压氢气进行降温降压，降温降压过程中产生的膨胀功输出到能量回收装置进行回收，以实现对高压氢气的压力能的回收利用，提高了车辆的能量利用效率；经过膨胀机降温降压后的氢气再通过减压组件进行第二级减压；以使氢气压力符合氢燃料电池的入堆要求；由于第一泄压机构是设置在膨胀机出气口与所述减压组件之间的氢气管路上，与传统的将泄压机构设置在减压组件之后，电堆阳极入口之前的氢气管路的方案相比，膨胀机出气口处的氢气压力更高，氢气输运管路的口径更大，从而能够实现氢气的快速排放，显著提高供氢系统的排氢效率。
[0025]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0026]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0027]图1示出了根据本专利技术一个实施例的供氢系统的示意图；
[0028]图2示出了根据本专利技术一个实施例的供氢系统的详细示意图；
[0029]附图标记说明：
[0030]1、储氢机构；2、膨胀机；3、能量回收组件；31、发电机；32、蓄电池；33、超级电容；4、减压组件；5、第一泄压机构；6、氢燃料电池电堆；7、换热机构；8、第二泄压机构；9、加氢机构。
具体实施方式
[0031]为了使本申请所属
中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本
说明书优先。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0032]对于高压气态储氢，如70MPa级的储氢方案，目前通常是将排气机构或排气管路设计在氢气减压组件之后，燃料电池电堆之前的氢气管路上，在正常工作时，此处的氢气压力约为1.2MPa。对于不带膨胀机的供氢系统，其减压组件常采用两级减压阀进行减压；而对于带有膨胀机的供氢系统，氢气实际上进行了两级减压，第一级减压是在膨胀机处进行的降温降压，第二级减压是在减压组件处进行的减压。
[0033]研究表明，之所以带有膨胀机的供氢系统存在氢排放效率低的问题，是因为膨胀机的引入，增加了供氢系统高压氢气管路中的高压氢气的残留量，而传统的排空管路设计在第二级减压的减压组件之后，此处属于低压氢气管路，氢气压力较低，其氢气排放速率小，再结合高压气瓶和气路中残留的高压氢气在从排出系统前，还要依次经过膨胀机进行膨胀降压和减压组件的两次减压过程，因此导致氢气排放时间显著增长。另一方面，根据高压氢气排放的安全操作规程，排气管路也不能直接设计到高压气瓶与膨胀机之间的高压氢气管路上。
[0034]基于上述研究基础，为了解决带有膨胀机的供氢系统存在的氢气排空速度慢，效率低的问题，在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种应用于氢燃料电池车辆的供氢系统，包括：
[0035]储氢机构1；
[0036]膨胀机2，包括进气口，出气口和连接轴；所述进气口连接所述储氢机构1；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种供氢系统，其特征在于，应用于氢燃料电池车辆，所述供氢系统包括：储氢机构；膨胀机，包括进气口，出气口和连接轴；所述进气口连接所述储氢机构；能量回收组件，连接所述连接轴；减压组件，连接在所述出气口与所述氢燃料电池电堆之间；第一泄压机构，设置在所述出气口与所述减压组件之间。2.如权利要求1所述的供氢系统，其特征在于，还包括换热机构，所述换热机构连接在所述出气口与所述减压组件之间；其中，所述第一泄压机构设置在所述出气口与所述换热机构之间。3.如权利要求2所述的供氢系统，其特征在于，还包括三通管，所述三通管包括入口，第一出口和第二出口；所述入口连接所述出气口；所述第一出口连接所述第一泄压机构；所述第二出口连接所述换热机构。4.如权利要求2所述的供氢系统，其特征在于，所述换热机构的换热介质通道连接驱动电机冷却液回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子剑，陈明，吴星成，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：