[实用新型]一种燃料电池系统用的空压机及燃料电池系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池系统用的空压机及燃料电池系统，空压机包括电机、压缩机构和膨胀机构，压缩机构和膨胀机构分别安装在电机的两端并与电机的转轴连接，膨胀机构包括第一蜗壳和第一风轮，第一蜗壳开设有第一空腔、第一流道、第一进气口和第一出气口，第一蜗壳的侧面设置有进气管道，第一出气口和第一流道分别与第一空腔连通，第一进气口与第一流道连通，第一风轮与电机的转轴连接；进气管道的端部设置有圆筒状的套管安装部，第一进气口位于套管安装部的端部且朝下布局，第一蜗壳上均安装有加热组件和温度传感器，加热组件套装在套管安装部的外面、用以加热第一蜗壳及经第一进气口进入的气体，温度传感器用以检测第一流道内的温度。

技术领域：

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统用的空压机及燃料电池系统。

背景技术：

燃料电池系统是一种通过氢气和氧气电化学反应产生电能的能量转换装置，具有能量转换效率高，结构简单、低噪音、无污染等优点。目前的燃料电池系统一般需要供氢系统、空气供应系统和冷却系统三大辅助系统来维持整个系统的正常运行。

而在空气供应系统中，为了保证燃料电池电堆内空气的供应量，一般都会使用空压机对空气进行增压以提高供气效率，空压机是整个燃料电池系统中的耗能大户，消耗的功率约占燃料电池系统的电堆模块输出功率的15％-20％，为了节约能源，提高整个燃料电池的效率，通常会将膨胀机构到空压机上，膨胀机构通过回收燃料电池系统的电堆模块排出的高温尾排气体的能量来提高整个空压机的功率，在这过程中无需增加功耗，可节约能源；具体地，现有的空压机包括电机、压缩机构和膨胀机构，压缩机构和膨胀机构分别安装在电机的两端并与电机的转轴连接，膨胀机构包括第一蜗壳和第一风轮，第一蜗壳开设有第一空腔、第一流道和第一出气口，第一蜗壳的侧面设置有进气管道，进气管道的端部设置有第一进气口，第一出气口和第一流道分别与第一空腔连通，第一进气口与第一流道连通，第一风轮安装在第一空腔里并与电机的一端的转轴连接，压缩机构包括第二蜗壳和第二风轮，第二蜗壳开设有第二空腔、第二流道、第二进气口和第二出气口，第二进气口和第二流道分别与第二空腔连通，第二出气口与第二流道连通，第二风轮安装在第二空腔里并与所述电机的另一端的转轴连接，电机通过转轴带动第二风轮转动以压缩空气供燃料电池系统的电堆模块使用，而燃料电池系统的电堆模块反应产生尾排气经第一进气口流入第一流道后到达第一空腔以带动第一风轮旋转，从而带动电机的转轴旋转，以减小电机的能量损耗，从而可提高空压机的功率、实现能量回收；具体可参考公布号为CN 113339292 A，名称为一种带能量回收单元的燃料电池用可变截面空压机的发明专利申请，但该方案的涡端(即膨胀机构)的进气口是朝上布局的，使得涡端的蜗壳内部容易积水。

另外，由于燃料电池系统的电堆模块排出的高温尾排气体含水量非常高，若采用涡端(即膨胀机构)的进气口朝上布局的结构，在燃料电池系统停机后，尾排气体中的水分会冷凝成液态水汇集并滞留在膨胀机构的第一蜗壳内的最低处，在低温状态下液态水会凝结成冰，阻塞膨胀机构的第一蜗壳的第一流道，严重时，甚至会将第一风轮与第一蜗壳凝结在一起，从而导致尾排气体排出受阻，损坏空压机，为燃料电池系统带来风险。

为解决上述问题，已有人发明了一种防冷冻燃料电池冷启动系统，具体可参考公开号为CN 114256487 A，发明名称为防冷冻燃料电池冷启动系统、燃料电池系统及融冰方法的发明专利申请，该方案将电阻丝组件贴设在蜗壳表面，这样的结构可以对蜗壳进行加热，从而达到融冰的效果，但是由于蜗壳为不规则形状，很难将电阻丝组件完全贴于蜗壳的表面，使得操作起来很困难，并且对蜗壳表面大面积加热，需要消耗很多的电能。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种燃料电池系统用的空压机及燃料电池系统，能解决现有技术中蜗壳内部易积水，电阻丝组件安装困难的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。