[实用新型]燃料电池系统、燃料电池单元、电堆以及车辆

说明书

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种燃料电池系统、燃料电池单元、电堆以及车辆，所述系统包括电堆和气液分离装置，所述电堆包括氢出口岐管，所述气液分离装置与氢出口歧管连通；所述电堆上还开设有辅助通道和尾端通道，所述氢出口歧管通过尾端通道与辅助通道连通；所述系统还包括辅助泵，所述气液分离装置通过辅助泵与辅助通道连通；本实用新型通过辅助泵将气液分离装置分离的气体通过辅助通道送入，再通过尾端通道重新流入氢出口歧管；进而能够提高燃料电池电堆阳极出口岐管内的气流流速，从而增强燃料电池电堆阳极出口岐管排水能力；通过控制辅助泵转速，使得系统的流量和电堆出口混合气流中液态水含量可调。

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种燃料电池系统、燃料电池单元、电堆以及车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池系统的水管理是影响燃料电池系统运行的关键因素之一。燃料电池氢气侧出堆混合物中主要含有氢、氮及水等成分。其出堆混合物中的水常以气态水、液态水两相混合的形式存在；并受温度、压力等参数的影响，水的存在形态在气态水、液态水之间相互转化。因水的气相、液相间的密度差异巨大，液态水含量对流动状态较敏感。

参照图1现有燃料电池阳极侧系统包括：储氢装置1、减压阀2、安全阀3、氢气控制阀4、氢回流汇集口5、电堆6、气液分离装置7、储液腔体8、氢回流驱动装置9、排水阀10和排氢阀11；

所述电堆6由前端板6a和后端板6d夹持多片的燃料电池单元6b形成的，所述电堆6上开设有氢入口岐管6c和氢出口岐管6e；

所述储氢装置1、减压阀2、安全阀3、氢气控制阀4、氢回流汇集口5、氢入口岐管6c依次连接，实现储氢装置1对电堆6的供氢(入堆)；所述氢出口岐管6e与气液分离装置7连接，实现对排出电堆6的出堆氢气混合物实现气液分离，分离出的气体通过氢回流驱动装置9(氢循环泵12或引射器)送回至氢回流汇集口5(回流系统)，并与新供给的氢气混合，进入电堆6；所述排氢阀11也可以通过气液分离装置7直接排出氢气；分离出的液体则送入储液腔体8通过控制排水阀10进行排出。

现有阳极侧回流系统含氢混合气循环流动，有助于阳极混合气浓度均匀分布，同时因回流增加阳极气体流量，有助于在燃料电池单元6b产生的液态水顺着气流流通带出单片电池流道。

现有阳极侧回流系统，随含氢混合气循环流动，燃料电池单元6b产生的液态水随气流流通带出单片电池氢气流道后，进入由众多燃料电池单片出口堆叠形成的出口岐管。燃料电池阳极出口岐管的氢混合气流通面积较单片电池内氢气流道大，气流流速偏低。尤其是临近燃料电池电堆6尾段区域，缺少上游出堆混合气来流，局部气流流速较低，携带液态水能力较差。

燃料电池系统在实车运行中，可能处于各种工作姿态。其中，一种为燃料电池电堆6出口端倾斜抬高，具体如图2所示。在此状态下，混合气气流逆重力排水，携水能力变差，极易出现燃料电池出口岐管尾端堵水。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种解决现有技术中现有燃料电池电堆阳极出口岐管排水能力差、倾斜堵水问题，提高阳极出口岐管内的气流流速，从而增强阳极出口岐管排水能力的燃料电池系统、燃料电池单元、电堆以及车辆。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第一种技术方案为：

一种燃料电池系统，具体为一种燃料电池阳极出口岐管回流系统，所述系统包括电堆和气液分离装置，所述电堆包括氢出口岐管，所述气液分离装置与氢出口歧管连通；

所述电堆上还开设有辅助通道和尾端通道，所述氢出口歧管通过尾端通道与辅助通道连通；

所述系统还包括辅助泵，所述气液分离装置通过辅助泵与辅助通道连通。

优选的，所述系统还包括有入堆管路，所述入堆管路包括储氢装置、减压阀、安全阀、氢气控制阀、氢回流汇集口；