[发明专利]一种氢燃料电池与发动机

说明书

本发明涉及燃料电池领域，公开一种氢燃料电池与发动机。氢燃料电池中第一电堆组件、第二电堆组件及第三电堆组件的输出功率依次减小；氢气供气系统能使氢气流入第一电堆组件、第二电堆组件及第三电堆组件中的任一个，或者能使氢气按输出功率从大到小依次流经第一电堆组件、第二电堆组件及第三电堆组件中的至少两个；第一空气供气系统能使空气流入第一电堆组件；第二空气供气系统能使空气依次流经第二电堆组件与第三电堆组件，或者能使空气流入第二电堆组件与第三电堆组件中的任一个。发动机包括氢燃料电池。能增加输出功率，且任一电堆组件能单独运行。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池与发动机。

背景技术

与传统电池相比，氢燃料电池依托外部燃料供给，其工作特性更接近于内燃机引擎。而与内燃机相比，氢燃料电池的能量转化效率可达到60％以上，为内燃机的2至3倍。并且氢燃料电池使用氢气作为燃料，其反应产物为水，不会产生含碳氮的氧化物等污染性气体。因此，氢燃料电池技术在汽车动力系统中得到了越来越广泛的应用。

目前国内燃料电池发动机系统的净输出功率大多在60kW以下，由于电堆的单堆输出功率有限，若要具有较大的输出功率，通常是采用多个相等小功率电堆串联来实现。但这会使空气需求量非常大，而现有的空气压缩装置的规格有限，无法满足过大的空气流入量。并且，氢气通入多个小功率电堆中进行反应，每个小功率电堆排出的剩余氢气汇集后通过氢气循环泵回流再次进入电堆。若需要的总输出功率过大，则需串联的电堆数量会过多，导致回流的氢气量会非常大。但目前市面上的氢气循环泵的规格有限，无法满足过大流量的要求。因此，制约了具有较大输出功率的氢燃料电池的进一步发展。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种氢燃料电池与发动机，该氢燃料电池中设置三个功率依次减小的电堆组件，将上一电堆组件剩余的气体流入下一电堆组件中，以提高气体循环利用率，降低了对空气压缩装置的要求，且使回流的气体量减小，降低了对氢气回流装置的要求，因此，在空气压缩装置与氢气回流装置的规格不变，通入的气体量不变的前提下可以适当增加电堆组件的数量，从而增加输出功率。该发动机能够进一步提高输出功率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供了一种氢燃料电池，包括氢气供气系统、第一空气供气系统、第二空气供气系统、第一电堆组件、第二电堆组件及第三电堆组件，所述第一电堆组件、所述第二电堆组件及所述第三电堆组件的输出功率依次减小；

所述氢气供气系统能够使氢气流入所述第一电堆组件、所述第二电堆组件及所述第三电堆组件中的任意一个，或者，所述氢气供气系统能够使氢气按输出功率从大到小的顺序依次流经所述第一电堆组件、所述第二电堆组件及所述第三电堆组件中的至少两个；

所述第一空气供气系统能够使空气流入所述第一电堆组件；

所述第二空气供气系统能够使空气依次流经所述第二电堆组件与所述第三电堆组件，或者，所述第二空气供气系统能够使空气流入所述第二电堆组件与所述第三电堆组件中的任意一个。

作为上述技术方案的改进，所述氢气供气系统包括氢气循环部，所述氢气循环部包括第一氢气管、第二氢气管、第三氢气管、第四氢气管、第五氢气管、第六氢气管、第七氢气管、第八氢气管、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第一关断阀、第二关断阀、第三关断阀及氢气回流装置；