[实用新型]用于燃料电池的吹扫换气装置和燃料电池

说明书

一种用于燃料电池的吹扫换气装置和燃料电池。该吹扫换气装置包括一电堆壳体、一吹扫进气管路以及一吹扫排气管路。该电堆壳体具有一腔室、连通于该腔室下部的吹扫入口以及连通于该腔室上部的吹扫出口，并且该电堆壳体的该腔室适于封装该燃料电池电堆。该吹扫进气管路的进气出口端对应地连通于该吹扫入口，并且该吹扫进气管路的进气入口端适于在该中冷器和该加湿器之间连通于该空气输送管路，用于将加压且冷却后的空气从该空气输送管路部分地引入至该腔室的下部。该吹扫排气管路的排气入口端对应地连通于该吹扫出口，用于将该腔室内的气体从该腔室的上部排出，使得被引入的空气自下而上地吹扫该腔室，以对该腔室进行吹扫换气。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及用于燃料电池的吹扫换气装置和燃料电池。

背景技术

在燃料电池动力系统中，为了提高整个动力系统的防护等级，通常需要将燃料电池电堆封装于一个密闭的壳体内。然而，在燃料电池动力系统运行过程中，或多或少会有氢气和水蒸气从电堆内泄露出来，并且随着运行时间增长，泄露出的氢气将会聚集在燃料电池电堆与壳体之间形成的腔体内，存在极大的安全隐患。同时，析出的水蒸气会在该腔体内冷凝形成液态水，将影响燃料电池电堆及其它电器件的绝缘性，还会加速腐蚀，影响燃料电池动力系统的可靠性和使用寿命。为了解决上述问题，需要对该腔体内持续通风进行吹扫，及时将泄露出的氢气和水蒸气排出，为该腔体换气，避免氢气和水蒸气聚集。

申请号为CN 201220186823.4的实用新型专利中提出了一种解决方案，该方案直接引用经空压机压缩后的空气对燃料电池电堆与壳体之间的腔体进行吹扫。但是，经过空压机压缩后的空气温度过高，甚至可以达到140℃以上，这将导致绝大部分的橡胶或者塑料件面临高温软化和快速老化的问题，并且该温度也远高于燃料电池电堆的适宜工作温度，将会影响燃料电池电堆的性能。

申请号为CN 201480079200.9的实用新型申请中提出了另一种解决方案，该方案利用空压机前端管路的负压，吸入燃料电池电堆与壳体之间的腔体内的气体，同时增加空滤器过滤进入该腔体内的空气。然而，一方面，空压机前端管路的负压有限，该腔体内的氢气和水蒸气难以完全排出，而增大负压又会影响空压机的效率；另一方面，增加额外的空滤器，会使得结构更复杂，成本更高。

申请号为CN 202010250112.8的实用新型申请中还提出了一种解决方案，该方案利用设置在壳体内的吸式风扇排出燃料电池电堆与壳体之间的腔体内的气体，并从空滤器和空压机后取气，且增加三通阀进行管路布置。然而，为了确保安全性，该吸式风扇必须经过严格的防爆处理，成本较高。此外，该吸式风扇设置在壳体内，占用了壳体内的空间，导致壳体的尺寸增大，从而影响整个燃料电池动力系统的体积，降低了系统的体积功率密度。

另外，申请号为CN 202010562679.9的实用新型申请提出从中冷器和加湿器之间的空气运输主路管取气，利用经空压机压缩并经中冷器冷却后的空气对燃料电池电堆与壳体之间的腔体进行吹扫，其中吹扫入口和吹扫出口分别设置于外壳相对的两侧，其中吹扫入口设置在外壳一侧的中心位置，并且吹扫出口设置在与外壳一侧相对侧的边角位置，其中吹扫出口处设置有氢气浓度传感器。然而，该技术方案虽然解决了上述的部分问题，但是仍存在一些缺陷：首先，该方案虽然在吹扫入口处设有含多个网格的气流分布板，但是其仅用于将一束气流分散为多束，并未起到定向导流作用，吹扫的气体会直接吹向燃料电池电堆，并且气体在受到燃料电池电堆的阻挡后才向四周流动，这将影响燃料电池电堆的温度分布，使得燃料电池电堆上正对吹扫入口的区域的温度出现明显异常，导致燃料电池电堆一致性变差，影响性能；其次，该方案仅设有一个位于外壳一侧中心位置的吹扫入口，即使通过气流分布板分散气流，依然可能存在吹扫死角，无法完全排出氢气和水蒸气；最后，该方案中的氢气浓度传感器容易因为工作状态而造成误报警，尤其是在燃料电池动力系统停止工作较长时间后，该期间内空压机不工作，无法对燃料电池电堆与壳体之间的腔体进行吹扫换气，氢气浓度容易超标，因此设置氢气浓度传感器不仅会增加成本，同时还存在误报警的可能性。

实用新型内容