[发明专利]一种能量回收式燃料电池空气供应系统

说明书

本发明燃料电能量回收领域，公开了一种能量回收式燃料电池空气供应系统，包括燃料电池电堆、空压机、三通阀一、三通阀二、换热室、能够通过温差发电的温差发电模块，以及用于存储温差发电模块所发电能的储能模块；所述空压机的出气口与燃料电池电堆阴极侧进气口、三通阀二的第一口连通，燃料电池电堆阴极侧出气口与三通阀一的第三口连通，三通阀一的第二口为废气排气口，三通阀一的第一口与三通阀二的第三口连通，三通阀二的第二口与换热室的进气口连通；既可以将燃料电池发动机正常运行过程中燃料电池电堆产生的废气余热回收至蓄电池中，还可以在低负载工况下对空压机的冗余能量进行吸收，缓解离心式空压机的喘振。

技术领域

本发明涉及燃料电能量回收领域，具体涉及一种能量回收式燃料电池空气供应系统。

背景技术

伴随着“碳达峰，碳中和”的迫切要求，氢氧燃料电池作为一种零污染、利用率高、成本低的绿色能源技术，通过利用氢气与氧气发生化学反应产生的化学能转化成电能，为新能源汽车的开发和推广开辟了新的发展方向。空气供应系统通过空压机2、中冷器3等辅助部件向氢氧燃料电池供应适宜温度、湿度、压力的空气，进而影响氢氧燃料电池的输出性能。在实际应用过程中，所需的空压机2转速会随着负载工况条件的变化而改变，对应的空压机2产生的冗余能量和反应过程中产生的高温废气很难被回收利用，造成氢氧燃料电池的能量利用效率低，并且低工况负载下还可能会造成空压机2喘振现象，降低空压机2寿命，甚至威胁到燃料电池电堆5的正常运行。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能量回收式燃料电池空气供应系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种能量回收式燃料电池空气供应系统，包括燃料电池电堆、空压机、三通阀一、三通阀二、换热室、能够通过温差发电的温差发电模块，以及用于存储温差发电模块所发电能的储能模块；

所述空压机的出气口与燃料电池电堆阴极侧进气口、三通阀二的第一口连通，燃料电池电堆阴极侧出气口与三通阀一的第三口连通，三通阀一的第二口为废气排气口，三通阀一的第一口与三通阀二的第三口连通，三通阀二的第二口与换热室的进气口连通；

燃料电池的负载为B时，空压机的功率为B1，其中B1为空压机不发生喘振的最小功率；

当燃料电池的负载小于B时，空压机的功率为B1，此时空压机产生冗余空气，控制三通阀二的开度使空压机的冗余气体进入换热室，控制三通阀一的开度阻断三通阀二第三口与燃料电池电堆阴极侧出气口的连通；

燃料电池的负载大于或者等于B时，空压机的功率随着燃料电池负载的增大而增加，且空压机的功率大于或者等于B1，此时空压机无冗余空气产生，控制三通阀二开度使空压机气体完全不进入三通阀二，控制三通阀一开度使进入三通阀一的气体进入换热室。

进一步地，包括空气过滤器；所述空压机的进气口与空气过滤器连通；空气过滤器能够去除空气中的颗粒杂质。

进一步地，包括中冷器和膜加湿器；所述中冷器的进气口与空压机的出气口连通，且出气口与燃料电池电堆阴极侧进气口连通；膜加湿器设置在中冷器与燃料电池电堆连通的管路、以及三通阀一与燃料电池电堆连通的管路上；中冷器能够调节空气的温度，膜加湿器用于调节空气的湿度。

进一步地，所述换热室由可以隔绝换热室内外热量交换的绝热材料制成；换热室设置有相变材料，相变材料吸收换热室内气体的热量，并将热量传递给温差发电模块用于发电。

进一步地，所述温差发电模块包括导热片、半导体温差发电机；所述导热片一端与相连材料连接，且另一端与半导体温差发电机连接。

进一步地，储能模块包括蓄电池以及DC/DC变换器；DC/DC变换器的一端与半导体温差发电机电连接，且另一端与蓄电池电连接。