[发明专利]具备紧急氢气供给线的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉一种以氧和氢反应后获得能量的燃料电池系统，特别是构成燃料电池系统的供氢系统内具备了紧急供氢线，在紧急情况发生时，直接供给燃料电池氢气的同时，将以往使用的电力消耗较大的阀门替换为检验阀，从而提高了经济性，并且，空气供应系统内将以往使用的涡轮式鼓风机替换成压缩空气塔减少噪音振荡的燃料电池系统。

背景技术

最近随着油价的急速上涨和消费者对环境污染的关心增加，燃料效率高而且亲环境能源的汽车开发取代内燃机汽车。为满足这样的需求大多数汽车公司正在开发替换使用能源的汽车。

使用这样的替换能源的汽车中，使用氢气燃料经过燃料的化学反应后副产品仅为氧和水的燃料电池汽车最具有实际效果的方案。这样的燃料电池汽车利用电力使电机启动旋转的一种电气汽车。

这样的燃料电池汽车接收到供应的氢气和氧气，燃料电池堆栈内水的电气分解逆反应等经过化学反应产生电力。产生的电力使驱动系统电机启动，因此车辆启动。堆栈提供的氢气是从氢气罐开始，经过减压器以及喷射器后供给堆栈，未反应氢气通过再循环喷射器重新向堆栈供给。

这里根据车辆的运行条件再循环气体的流量大小发生变化，为控制适量的再循环气体的流量，以往是具备多数个的喷射器，从而形成所希望的再循环气体的流量。

图1是以往具备多数喷射器的氢气供应系统的构成图。与图1所示一致，为了可以覆盖包括最小流量及最大流量的宽范围流量使用了3个喷射器5、7、9。氢气储存装置3和燃料电池1之间不同规格的3个喷射器5、7、9并列连接。各喷射器5、7、9从燃料电池1处排出的多余的氢气，经过氢气再循环共通流动通路35，通过3个再循环支路流动通路37、39、41进行再循环。各喷射器5、7、9的上下流两侧配置切断工具13、15、19、21、25、27，各喷射器5、7、9的上下流两侧位置依照切断工具的开闭，3个喷射器5、7、9适当使用。由此喷射器可以从流量分别单一选择，或者复数选择来使用，使用关闭阀选择需要的喷射器。关闭阀可以在3个以上的喷射器中只在一部分使用的情况时可以防止会发生的逆流。

但是，这样以往的技术由于采用多数的阀门所以系统变得复杂，因此费用也随着上升，因为使用的大部分是电磁阀所以电力的消耗变多。以后喷射器或者阀门出现故障时燃料电池的堆栈内供给氢气的无法紧急运转的问题。

另外，燃料电池汽车的堆栈作为可以产出电力的最重要的设备，需要供应氢气和具有一定量的湿度的空气。为了这样持续给堆栈内供应空气，使用多种多样方式的设备，其中最常用的是涡轮式鼓风机（trubo blower）方式。

图2a及图2b是常用的涡轮式鼓风机100及其附属部件叶轮（impeller）110的纵剖面图及示意图。这样的氢气供应系统内使用的涡轮式鼓风机100从旋转的叶轮110开始大量的构成部件导致系统复杂化及不经济性，高速旋转的涡轮式鼓风机100内因质量不均衡和旋转不对称，由于轴承的影响等会产生大的噪音和振动，驾驶者因噪音震动（NVH，noise、vibration、harshness）从感官上的品质造成问题。

发明内容

（要解决的技术问题）

为了解决上述问题，本发明提供一种燃料电池系统，其目的在于使用检验阀降低电力消耗，在紧急状态下可以顺畅的供应氢气的燃料电池系统的氢气供给系统。

另一目的在于，空气供给系统内有因以往的涡轮式鼓风机具有非经济性和噪音震动的缺点，替换一种既经济又没有噪音及振动的手段。

（解决问题的手段）

为达成所述目的本发明与下面相同的具备的组成为其特征。

即，由空气供给系统、氢气供给系统、热及水管理系统及排气系统组成的燃料电池系统，其特征在于，包括：燃料电池；氢气储存装置，向所述燃料电池供给氢气；多数个的喷射器，所述燃料电池和氢气储存装置之间并联配置，从所述燃料电池处向再循环线排出的未反应氢气在所述燃料电池内再循环；流路选择阀，所述氢气储存装置和所述多数个的喷射器之间形成的第1氢气流路上配置，由所述多数个的喷射器连通的已分气的所述第1氢气流路中选择一个开放；压力调节工具，配置在所述氢气储存装置和流路选择阀之间的所述第1氢气流路上面，控制向所述多数个的喷射器供给的流量的压力；电子控制单元，所述燃料电池需要的氢气信号接收到反馈对所述流路选择阀进行控制，为控制选择的喷射器内供给流量的压力从而控制压力调节工具；及紧急氢气供给线，从所述流路选择阀处分离与燃料电池连通，从而直接将氢气供应到燃料电池。