[发明专利]燃料电池汽车的供氢系统

说明书

公开了一种燃料电池汽车的供氢系统，包括：引射器(215)；供氢单元，其将储氢罐(204)内氢气减压后经过管道输送至引射器(215)一次流入口，以及将电堆(220)阳极未反应完的氢气经过循环管道供给到引射器(215)二次流入口，引射器(215)将所述一次流入口和所述二次流入口流入的氢气混合扩散至与电堆(220)连接的输出管道；氢气泄漏监测单元，监测所述供氢单元周围空气中氢气浓度；以及控制器，根据流量需求控制所述供氢单元向电堆(220)供应氢气，且在所述氢气泄漏监测单元监测到氢气浓度超过安全阈值时，停止向电堆(220)供应氢气，并对所述供氢单元管道内氢气进行吹扫。本发明能够根据负载变化调节供氢量，并具有对氢气泄漏的应急处理功能。

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车的供氢系统，特别涉及一种多个传感器、控制器相互协调、实时控制氢气流量的供氢系统。

背景技术

燃料电池技术近年来获得了很多国家重视，燃料电池通过将化学能转换为电能，直接给电机提供电能，又不受卡诺循环的限制，因此燃料电池具有高效率、无噪声、无污染等优点。在多种类燃料电池中质子交换膜燃料电池的应用最为广泛，氢气和氧气分别在阳极和阴极发生反应，氢气反应生成的氢离子通过质子交换膜传递到阴极与氧气反应生成水，产生的电子由外电路传递形成电流，供应外部负载所需的能量。

传统的燃料电池供氢系统采取终端间歇式排放，周期性关闭尾排阀的方式，令没有反应完的氢气较长时间停留在阳极参与反应，也能在一定程度提高氢气的利用率，但是这种方式容易使得反应生成的水不能顺利排出而出现对阳极的水淹现象，同时，阴极的氮气也会渗透到阳极，对阳极的反应产生影响。

发明内容

本发明提出了一种燃料电池汽车的供氢系统，能够循环利用未反应完的氢气，同时根据负载调节供氢量，并具有对氢气泄漏的应急处理功能。

根据本发明实施例的一方面，提供一种燃料电池汽车的供氢系统，包括：

引射器；

供氢单元，其将储氢罐内氢气减压后经过管道输送至所述引射器一次流入口，以及将电堆阳极未反应完的氢气经过循环管道供给到所述引射器二次流入口，所述引射器将所述一次流入口和所述二次流入口流入的氢气混合扩散至与所述电堆连接的输出管道；

氢气泄漏监测单元，监测所述供氢单元周围空气中氢气浓度；以及

控制器，根据流量需求控制所述供氢单元向所述电堆供应氢气，且在所述氢气泄漏监测单元监测到氢气浓度超过安全阈值时，停止向所述电堆供应氢气，并对所述供氢单元管道内氢气进行吹扫排除氢气泄漏风险。

在一些示例中，还包括向所述储氢罐内加氢的加氢单元，所述加氢单元包括依次连接的加氢口、缓冲室、单向阀、高压汇流室，所述储氢罐连接到所述高压汇流室，所述储氢罐上具有监测氢气状态的压力传感器、温度传感器，监测到所述储氢罐氢气加满时，所述单向阀关闭。

在一些示例中，所述高压汇流室上安装第一泄压阀和第一排气管，所述氢气泄漏监测单元监测到空气中的氢气浓度大于安全阈值时，所述第一泄压阀启动，所述储氢罐供气阀门关闭，所述第一排气管将所述高压汇流室内的氢气排出。

在一些示例中，所述储氢罐提供的氢气经过两次减压后传递给所述引射器。

在一些示例中，所述高压汇流室依次通过球阀、一级减压阀、第一电磁阀、二级减压阀、直径可调阀门、氢气流速控制泵与所述引射器所述一次流入口连接，所述一级减压阀和所述第一电磁阀之间的连接管道上连接第二泄压阀和第二排气管，所述控制器根据流量需求控制所述直径可调阀门开度和所述氢气流速控制泵内叶轮转速。

在一些示例中，所述引射器和所述电堆之间的所述输出管道上具有：控制氢气温度的加热器；监测氢气压力和温度的压力监测传感器、温度监测传感器；以及第二电磁阀；当所述压力监测传感器、所述温度监测传感器监测到流入所述电堆的气体满足供应条件后，所述第二电磁阀开启。