[发明专利]基于压力感应膜的燃料电池氢气侧压力调节装置及电池

说明书

本发明涉及一种基于压力感应膜的燃料电池氢气侧压力调节装置，包括液压容器，所述液压容器为密闭容器，液压容器两端分别通过压力感应膜封口，压力感应膜一个位于燃料电池的氢气腔中，另一个位于空气腔中，当氢气腔和空气腔之间压力平衡或者在设计压差范围内时，两端的压力感应膜不发生形变，当空气腔与氢气腔之间压力高于设计压差时，氢气腔内的压力感应膜发生形变，使氢气腔内的氢气流道变化，调节氢气侧压力，从而维持氢空两侧压力平衡。与现有技术相比，本发明采用纯机械方式，利用液压原理，直接进行压差传导，进而达到压力平衡的目的，可以有效的降低由压力波动引起的质子交换膜机械疲劳。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池氢气侧压力调节装置，尤其是涉及一种基于压力感应膜的燃料电池氢气侧压力调节装置及电池。

背景技术

氢能源汽车的质子交换膜燃料电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所。在燃料电池高压系统中，排氢瞬间，由于压力下降比较快，目前常用的方法是通过在氢气侧出口和空气侧出口安装压力传感器或压差传感器，通过调节空气侧节气门开口大小来调节空气侧压力，通过调节氢气侧进气比例阀或氢喷速度，来调节氢气侧压力，而系统压力平衡调节，需要先进行数据采集，数据分析计算，部件控制等几步才能完成，有较大的滞后性，进而会造成电堆压力失衡，引发膜穿孔现象。

例如公开号为CN201410328421.7A的中国专利公开的燃料电池压力调节系统，通过压力传感器检测氢气压力，控制器与氢气输出调节单元电连接以控制阀门的状态，在燃料电池处于非排氢状态时，控制器根据压力传感器反馈的氢气压力和目标压力控制氢气输出调节单元，在燃料电池处于排氢状态时，控制器根据预定参数控制氢气输出调节单元。如上所述，此专利需要采集数据，进行分析，压力控制存在一定的滞后性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于压力感应膜的燃料电池氢气侧压力调节装置及电池。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于压力感应膜的燃料电池氢气侧压力调节装置，包括液压容器，所述液压容器为密闭容器，液压容器两端分别通过压力感应膜封口，所述的压力感应膜一个位于燃料电池的氢气腔中，另一个位于空气腔中，当氢气腔和空气腔之间压力平衡或者在设计压差范围内时，两端的压力感应膜不发生形变，当空气腔与氢气腔之间压力高于设计压差时，氢气腔内的压力感应膜发生形变，使氢气腔内的氢气流道变化，调节氢气侧压力，从而维持氢空两侧压力平衡。

所述的装置还包括固定在氢气腔中的马鞍形件，所述的马鞍形件的凹陷部分与压力感应膜相对，二者之间的空间为氢气流道的一部分。

所述的液压容器为圆柱体形。

所述的液压容器与氢气腔和空气腔之间的质子交换膜垂直。

所述的液压容器主体为316L不锈钢材质。

所述的液压容器中填充液压油。

一种燃料电池，包括氢气腔和空气腔以及基于压力感应膜的燃料电池氢气侧压力调节装置。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1)采用纯机械方式，利用液压原理，直接进行压差传导，进而达到压力平衡的目的，可以有效的降低由压力波动引起的质子交换膜机械疲劳。

2)氢气腔中设有马鞍形件，在有压力差产生时，由于压力差的作用，通过液压作用，感应膜片将发生形变，可以和马鞍形结构形成较紧密的配合，有效的降低氢气侧流道面积，迅速的提高氢气侧压力，保持氢空侧压力平衡。

3)液压容器为圆柱体形，便于加工和安装。

附图说明

图1为本实施例燃料电池的结构示意图；

附图标记：