[发明专利]一种多通并接自调和式快速响应燃料电池供给装置

说明书

本发明涉及一种燃料电池用多通并接自调和式快速响应燃料电池供给装置，通过制备多通管路实现对气体多项特性测量，且可灵活自增减所测量特性项目的数量。通过在多通管路中加入比例阀，可实现环境温度气体与加热气体、干燥气体与加湿气体的自调和，从而实现对燃料电池所需气体的温湿度进行快速响应调节。本发明所提供的多通并接自调和式快速响应燃料电池供给装置具有气体特性测量项目自增减和气体温湿度快速响应调节的功能。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池气体供给装置。

背景技术

车用燃料电池发动机以氢气为燃料，将氢气中的化学能通过燃料电池发电装置转变为电能并带动电动机为汽车提供动力。氢气燃料被燃料电池发动机利用后仅排出水，是一种绿色环保的新技术，被认为是最有希望替代传统汽油、柴油、天然气等汽车的新型电动汽车技术。

以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池的关键发电部件是膜电极，组成膜电极的关键材料之一是质子交换膜。质子交换膜需在有水存在的条件下发挥传导质子的性能，水含量过低会导致质子交换膜处于缺水或脱水状态而大幅降低质子传导性能，并使得燃料电池无法正常发电，严重时会导致不可逆的损伤；然而水含量过高，液态水会覆盖在膜电极的表面甚至堵塞气体流场，会导致氢气燃料和氧化剂氧气（或空气）无法有效传递到膜电极表面，从而使得燃料电池无法正常发电。因此，氢燃料电池的水管理非常关键。传统水管理通过研究制备疏水气体扩散层或含有不同孔径的气水双通道气体扩散层等途径等在膜电极层面进行水管理改良；或通过在燃料电池气体供给系统中添加燃料电池气体加湿器，来控制燃料电池气体供给的温湿度等。通过上述方式进行燃料电池水管理，可有效控制燃料电池的水含量，而当出现水含量过高甚至水淹时，一般通过大流量气体吹扫的方式短时内排出过剩的水分。在车用燃料电池运行过程中，车况较为复杂且处于频繁的动态循环变化中。当汽车启动、爬坡或快速加速时，需要燃料电池提供较大功率，此时燃料电池在大电流状态下工作，短时突然产生大量的水分；而当汽车刹车、低速、怠速运行时，燃料电池输出功率较小，此时燃料电池在小电流状态下工作，产生很少的水分。在这些反复频繁变化的车况中，燃料电池中水分时而过剩时而短缺，因此需要提供给燃料电池气体的温湿度也要相应的处于快速动态变化中。

现有燃料电池测试系统中的气体特性测量一般是厂家或实验室一次性安装，对于气体特性的测量种类较难实现灵活的自增减；燃料电池水管理一般通过燃料电池气体加湿器对进入燃料电池的气体进行加湿，一般通过加湿器中的水温或流量调节而控制气体的加湿状态，而水温或流量的调节需要时间，一般响应速度较慢，很难实现对入口气体温湿度的快速动态调节。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多通并接自调和式快速响应燃料电池供给装置，该供给装置可灵活实现气体特性测量点的自增减，且通过中间位置比例阀可实现加湿加热气体与非加湿加热气体的不同比例自调和，从而发挥对气体温湿度的快速动态响应调节，显著改良燃料电池的入口气体水管理。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种多通并接自调和式快速响应燃料电池供给装置，其特征在于，该供给装置包括供给管道及设置在供给管道上的多个接口，供给管道的中部设置有比例阀，该比例阀两侧的接口之间通过支管相连，支管上设置有气体加湿器，供给管道上的其它接口作为气体参数测量点与气体传感器相连。

优选得，所述供给管道为外丝波纹管，所述接口为三通。

优选得，所述比例阀为电动球阀或者电磁比例阀。

所述供给管道一端与气体源相连，另外一端与燃料电池的气体入口相连。

所述供给管道与气体源相连的一端设置有比例阀。

优选得，所述传感器为气体流量传感器、气体压力传感器、气体温湿度传感器、气体纯度传感器或气体质量传感器。