[发明专利]一种燃料电池电堆供气系统

说明书

本发明公开了一种提升发电效率的燃料电池电堆供气系统，包括空气供给单元、氧气供给单元和混配气体供给单元；空气供给单元包括空滤、空压机和中冷器；氧气供给单元包括氧气储罐、电动调压阀和流量控制器；混配气体供给单元包括混配罐、气液分离器和循环泵，气液分离器对燃料电池电堆电化学反应产生的尾气进行气液分离，经循环泵增压后送入混配罐，与压缩空气和氧气完成均匀混合。本发明设计科学合理，利用气体混配技术有效提升供给燃料电池电堆气体中氧气浓度，利用气体循环技术使燃料电池电堆尾气形成循环达到未反应氧气循环利用和混配气增湿目的，最终实现燃料电池电堆发电效率的提升，具有结构简单、技术难度低、安全可靠和经济效益良好等优点。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种提升燃料电池电堆发电效率的供气系统。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有高能量转换效率、高能量密度、低振动噪声、零排放等优点。此外，氢是可再生能源，可通过太阳能、风能、水势能、生物能等绿色能源制氢获得。因此，燃料电池被视为21世纪清洁、高效的理想动力装置，是解决资源匮乏和污染恶化这两大问题重要的途径，在汽车、船舶、分布式发电等领域具有广阔发展和应用前景。

燃料电池电堆作为燃料电池发电装置的核心部件，其高发电效率指标一直是人们所追求的。目前，国内外专家学者采取的主要技术途径是改进燃料电池电堆本体，如双极板结构优化、膜电极材料优化等，但是这对设计人员的专业素质、工艺设备参数、材料的先进性要求较高，且技术难度较大。

发明内容

基于此，本发明设计了一种提升燃料电池电堆发电效率的供气系统，该系统利用气体混配技术实现提升燃料电池电堆的发电效率，具有结构简单、技术难度低、安全可靠和经济效益良好等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃料电池电堆供气系统，包括空气供给单元、氧气供给单元和混配气体供给单元；所述的空气供给单元包括通过管路依次连接的空滤、空压机和中冷器；所述的氧气供给单元包括通过管路依次连接的氧气储罐、电动调压阀和流量控制器；所述的混配气体供给单元包括分别与中冷器、流量控制器和燃料电池电堆连接的混配罐，空压机产生的压缩空气经过中冷器冷却降温后进入混配罐，氧气罐储存的高压氧气经电动调压阀和流量控制器进入混配罐；所述的混配气体供给单元还包括通过管路依次连接的气液分离器和循环泵，气液分离器对燃料电池电堆电化学反应产生的尾气进行气液分离，经循环泵增压后送入混配罐，与压缩空气和氧气完成均匀混合。

所述的一种燃料电池电堆供气系统，其混配气体供给单元还包括与气液分离器连接的脉冲电磁阀，通过周期为50ms的脉冲排放燃料电池电堆尾气。

所述的一种燃料电池电堆供气系统，其混配罐上还设置有实现罐内气体泄压排放的超压自动排空阀和实现罐内积液自动排放的机械式自动排水阀，罐体材质为304不锈钢。

所述的一种燃料电池电堆供气系统，其混配气体供给单元还包括氧气浓度传感器，用于分析混配气中氧气浓度并将浓度值信号反馈给空压机、流量控制器和循环泵，实现混配罐内气体中氧气浓度值的调整。

所述的一种燃料电池电堆供气系统，其混配气体供给单元还包括压力传感器，用于分析混配气压力并将压力值信号反馈给空压机和电动调压阀，实现混配罐内气体压力值的调整。

所述的一种燃料电池电堆供气系统，其空压机和中冷器冷却型式为风冷。

所述的一种燃料电池电堆供气系统，其气液分离器配置过滤器和机械式自动排水阀。

本发明的有益效果在于：

1，本发明采用气体混配技术方案，有效提升供给燃料电池电堆气体中氧气浓度，实现燃料电池电堆发电效率的提升；