[发明专利]分离式涡轮增压空气压缩机及氢燃料电池系统

说明书

本发明提供了一种分离式涡轮增压空气压缩机及氢燃料电池系统，分离式涡轮增压空气压缩机包括空气压缩单元和能量回收单元；空气压缩单元包括压缩壳体，设于压缩壳体内的驱动电机，以及设于压缩壳体内且与驱动电机配合的叶轮组件，压缩壳体设有第一进气口，与第一进气口分隔的第二进气口，以及与第一进气口和第二进气口均连通的总排气口；能量回收单元包括与压缩壳体连接的回收壳体，设于回收壳体内的回收涡轮，以及与回收涡轮同轴设置的回收叶轮，回收壳体设有与回收涡轮对应的尾气进气口和尾气出气口，以及与回收叶轮对应的第三进气口和中间排气口，中间排气口和第二进气口连通，回收涡轮、回收叶轮的旋转轴与驱动电机彼此独立。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，更具体地说，是涉及一种分离式涡轮增压空气压缩机及氢燃料电池系统。

背景技术

氢燃料电池以氢气和空气(空气中的氧气)为燃料，发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能，反应生成水，兼备无污染、适用范围广、效率高等特点。研究表明，高压、大流量的空气供应对提高氢燃料电池的发电功率具有明显的提升作用。因此，在空气进入氢燃料电池之前，需要通过空气压缩机对空气进行增压。

传统的氢燃料电池中，电堆反应后的带有热能和动能的废气通常直接外排至大气，造成了能量的浪费，基于此，利用能量回收的思路，在空气压缩机内设置与电机主轴同轴的涡轮，利用电堆废气带动涡轮做功，降低驱动电机的功耗。

但是，在实际应用中，上述带有涡轮的空气压缩机降低驱动电机功耗的效果相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分离式涡轮增压空气压缩机及氢燃料电池系统，旨在解决在实际应用中，上述带有涡轮的空气压缩机降低驱动电机功耗的效果相对较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一方面，本发明提供一种分离式涡轮增压空气压缩机，包括分离设置的空气压缩单元和能量回收单元；

所述空气压缩单元包括压缩壳体，设于所述压缩壳体内的驱动电机，以及设于所述压缩壳体内且与所述驱动电机配合的叶轮组件，所述压缩壳体设有与所述叶轮组件对应的第一进气口，与所述第一进气口分隔的第二进气口，以及与所述第一进气口和所述第二进气口均连通的总排气口；

所述能量回收单元包括与所述压缩壳体连接的回收壳体，设于所述回收壳体内的回收涡轮，以及与所述回收涡轮同轴设置的回收叶轮，所述回收壳体设有与所述回收涡轮对应的尾气进气口和尾气出气口，以及与所述回收叶轮对应的第三进气口和中间排气口，所述中间排气口和所述第二进气口连通；其中，所述回收涡轮、所述回收叶轮的旋转轴与所述驱动电机彼此独立。

在一种可能的实现方式中，所述回收涡轮和所述回收叶轮为背靠背一体式设置。

在一种可能的实现方式中，所述旋转轴与所述回收涡轮、所述回收叶轮为一体式设置，所述旋转轴相对转动地设于所述回收壳体；或者，所述旋转轴与所述回收涡轮、所述回收叶轮均相对转动设置，所述旋转轴固定于所述回收壳体。

在一种可能的实现方式中，所述回收涡轮在所述回收壳体内形成第一空间，所述回收叶轮在所述回收壳体内形成第二空间，所述第一空间和所述第二空间彼此隔绝。

在一种可能的实现方式中，所述回收壳体的外壁和所述压缩壳体的外壁紧密贴合，或者，所述回收壳体和所述压缩壳体之间设有连通所述中间排气口和所述第二进气口的空气管道。

在一种可能的实现方式中，所述空气压缩单元还包括用以控制所述第一进气口供气状态的第一调节阀。

在一种可能的实现方式中，所述能量回收单元还包括用以控制所述第三进气口供气状态的第二调节阀。

在一种可能的实现方式中，所述能量回收单元还包括用以控制所述尾气进气口供气状态的第三调节阀。