[发明专利]一种燃料电池系统氢气回收装置

说明书

一种燃料电池系统氢气回收装置，包括：涡轮驱动装置，设置有空气输入口；氢气压缩装置，与涡轮驱动装置驱动连接，其设置有氢气进口和氢气出口；燃料电池，设置有氢气的输入端、氢气的输出端和空气的输入端、空气的输出端，其中，燃料电池的氢气的输入端连通至氢气压缩装置的氢气出口，燃料电池的氢气输出端连通至氢气压缩装置的氢气进口，燃料电池的空气输出端连通至涡轮驱动装置的空气输入口。采用这样的燃料电池系统氢气回收装置，减少了燃料电池发动机自耗电，增加了燃料电池发动机系统的功率密度，和燃料电池净功率输出。

技术领域

本发明涉及氢气回收技术领域，尤其涉及燃料一种燃料电池系统氢气回收装置。

背景技术

氢燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池。氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。

氢燃料电池发动机系统在工作过程中，会对排出的剩余氢气进行回收，进行二次循环使用，现有技术中是使用高速电机驱动的压缩装置进行回收，功率在400-1000W，会增加燃料电池系统的自消耗功率，降低燃料电池发动机的功率密度，减少燃料电池的净功率输出，并且电机与压缩机之间的动密封原件易损坏，存在氢气泄露和润滑介质泄露危险，遇明火燃烧或者爆炸的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用燃料电池空气尾气排放能量驱动的燃料电池系统氢气回收装置。

为解决上述问题，本发明提供了一种燃料电池系统氢气回收装置，包括：涡轮驱动装置，设置有空气输入口；氢气压缩装置，与所述涡轮驱动装置驱动连接，其设置有氢气进口和氢气出口；燃料电池，设置有氢气的输入端、氢气的输出端和空气的输出端，其中，所述氢气的输入端连通至所述氢气出口，所述氢气的输出端连通至所述氢气进口，所述空气的输出端连通至所述空气输入口。进一步的，还包括连接装置；所述连接装置的一端连接至所述涡轮驱动装置的叶轮的中心，另一端连接至氢气压缩装置的叶轮的中心，以使所述涡轮驱动装置带动所述氢气压缩装置转动。

进一步的，所述涡轮驱动装置还包括空气输出口，所述空气输出口将所述涡轮驱动装置内的空气输出至大气中。

进一步的，还包括永磁驱动装置，设置在将所述涡轮驱动装置与所述氢气压缩装置之间；所述永磁驱动装置包括：第一连接杆、内磁转子、隔离套、外磁转子和第二连接杆；其中，所述第一连接杆的一端连接至所述氢气压缩装置的叶轮的中心，另一端连接所述内磁转子；所述隔离套套设所述内磁转子外部；所述外磁转子的一端内嵌有所述第二连接杆的一端，另一端套设在所述隔离套的外部，且与所述隔离套设有间隙，并与所述内磁转子对应设置；所述第二连接杆的另一端连接至所述涡轮驱动装置的叶轮的中心，使所述外磁转子转动的同时通过磁力带动所述内磁转子转动。

进一步的，所述永磁驱动装置还包括：永磁电磁耦合磁浮轴承，设置在所述氢气压缩装置与所述涡轮驱动装置之间，套设在所述第一连接杆外；和/或，所述永磁电磁耦合磁浮轴承套设在第二连接杆外。

进一步的，所述永磁驱动装置设置有四个所述永磁电磁耦合磁浮轴承；两个所述永磁电磁耦合磁浮轴承套设在第一连接杆外，分别设置在所述氢气压缩装置的叶轮的两侧；两个所述永磁电磁耦合磁浮轴承套设在第二连接杆外，分别设置在所述涡轮驱动装置的叶轮的两侧。

进一步的，所述氢气压缩装置的所述氢气出口处与所述氢气进口处的氢气压比为0.2-2倍。

进一步的，所述涡轮驱动装置为涡轮膨胀机；和/或，所述氢气压缩装置为离心式氢气压缩机。

进一步的，所述永磁驱动装置还包括：密封圈，设置在所述隔离套与所述氢气压缩装置的壳体之间。