[发明专利]一种设有过滤系统的移动式氢气加注设备

说明书

本发明公开了一种设有过滤系统的移动式氢气加注设备，包括：氢气输送机构，用于氢气的输送；驱动气输送机构，用于驱动气的输送；增压机构，其第一进口端连通于所述驱动气输送机构、第二进口端连通于所述氢气输送机构；过滤组件，包括第一过滤器和第二过滤器，所述第二过滤器的过滤精度高于所述第一过滤器的过滤精度；加注机构，连通于所述增压机构的第一出口端，用于氢气的加注。与现有技术相比，本发明除了对驱动气体进行水油过滤之外，主要对于燃料电池电动汽车加注氢气进行过滤，不仅防止了水油杂质对设备的破坏，还有效地防止了氢气内的固体颗粒杂质进入燃料电池系统，避免了颗粒杂质对燃料电池系统和电堆的破坏。

技术领域

本发明涉及氢气加注设备，特别是一种设有过滤系统的移动式氢气加注设备。

背景技术

燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气与氧气的化学作用产生的，实际使用效率是普通内燃机的2倍左右。燃料电池电动汽车运行依赖于氢气的消耗，氢气加注是燃料电池汽车运行过程中必不可少的环节。

移动式氢气加注是被广泛采用的一种氢气加注形式，其具有成本较低、使用便捷、安全可靠等优点。其工作原理是利用压缩气体对增压泵进行驱动，通过增压泵内芯的往复运动对氢气进行增压，增压后的高压氢气通过加氢枪注入车辆氢瓶内部，实现对燃料电池汽车氢气的加注。

为避免气体杂质对电堆的污染腐蚀，燃料电池电动汽车对氢气质量要求极高，一般要求为高纯氢（氢气纯度99.999%）。但是在实际使用过程中发现，即使使用高纯氢也不可避免的含有特殊的固体杂质，主要是炭黑以及铁屑等，该杂质混入氢气参与燃料电池电堆反应会造成电堆不可逆转的损坏。

炭黑杂质主要是空压机对氢气进行压缩的过程中产生的一种细微固体颗粒，粒径一般在100-500nm之间。炭黑杂质的产生与氢气制造方式无关，即使使用水电解制氢也无法避免炭黑。其产生机理尚无法明确，目前猜测有两种可能，一是当空压机使用年限过久时，内部部分零部件出现老化现象，这时若对氢气进行增压，则会导致增压后的氢气内部含有炭黑杂质；二是在氢气物流流转过程中，炭黑以及铁屑等杂质混入氢气当中，顺着管路进入氢气瓶内部，最终在进行氢气加注时进入燃料电池汽车系统。

通过上文可知氢气中可能对燃料电池电堆和系统造成损坏的主要是炭黑以及铁屑。其中铁屑属于大颗粒的杂质，进入电堆可能性较低，但会造成加氢管路、阀件的堵塞，导致加注氢气流量减小，影响氢气加注效率，严重时会造成安全事故；炭黑杂质由于其粒径小，一般的过滤装置对其无法进行有效的阻止，将会与氢气混合进入电堆当中，一部分随着生成的混合气体排出电堆，一部分则附着在电堆内部，随着电堆的不断运行，内部将会堆积越来越多的炭黑杂质，电堆的损坏风险也会越来越大。

不仅如此，炭黑杂质混入燃料电池系统内部还会导致减压阀、安全阀等各类阀体故障，具体体现为氢气系统压力控制精度下降，安全性降低，进一步影响燃料电池系统的性能。因此氢气加注装置的过滤系统是燃料电池电动汽车氢气加注过程中必不可少的。

现有的氢气过滤系统主要在部分燃料电池汽车之上有着应用，且过滤精度一般为10μm以上。氢气过滤系统装在燃料电池汽车之上不利于后期的更换清理，同时过滤精度较低，无法过滤一些细微颗粒杂质。

发明内容

本发明的目的是提供一种设有过滤系统的移动式氢气加注设备，以解决现有技术中的技术问题，不仅防止了水油杂质对设备的破坏，还有效地防止氢气内的固体颗粒杂质进入燃料电池系统，避免颗粒杂质对燃料电池系统和电堆的破坏。

本发明提供了一种设有过滤系统的移动式氢气加注设备，包括：

氢气输送机构，用于氢气的输送；

驱动气输送机构，用于驱动气的输送；

增压机构，其第一进口端连通于所述驱动气输送机构、第二进口端连通于所述氢气输送机构，所述增压机构在所述驱动气输送机构的作用下，用于氢气的增压；