可调氧浓度燃料电池阴极处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，包括：依次连接的第一两位三通阀、空分装置、空气压缩机、第二两位三通阀及电堆；其中所述第一两位三通阀的b接口与进气口连接；所述第一两位三通阀的c接口与所述空气压缩机连接；所述第一两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述空气压缩机连接；所述第二两位三通阀的b接口与所述空气压缩机连接；所述第二两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述电堆连接；以及所述第二两位三通阀的c接口直接与所述电堆连接。本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统装置简单方便，可实现性强。解决了燃料电池系统中富氧和富氮空气交替提供的技术问题。
【专利说明】可调氧浓度燃料电池阴极处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体分离与吸附【技术领域】，特别是一种用于燃料电池汽车的燃料电池系统的可调氧浓度燃料电池阴极处理系统。
【背景技术】
[0002]氧气是燃料电池的重要反应原料，现有燃料电池系统技术仅利用环境空气作为原料，并不对其进行任何成分处理，一方面由于自然环境中的空气氧含量太低，限制了电堆的发电功率。另外一方面，在吹扫电堆时，空气中的氧气反而会对电堆造成损害。这样不利于提高系统效率和可靠性。但目前没有可以为燃料电池系统调节空气中氧浓度的装置及相关专利。
[0003]分子筛是利用混合气体中各组分与分子筛的平衡吸附量的差异来实现分离的。分子筛不仅具有选择吸附性，而且吸附剂对吸附质的吸附量随吸附压力的变化而变化。当吸附质分压升高时，吸附剂对吸附质的吸附量增大；分压降低时，吸附量减小。分子筛的吸附分离技术已在医疗、工业等多方面得到应用，但仍未运用在汽车领域。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种可按燃料电池系统的需要交替提供富氧和富氮气体的可调氧浓度燃料电池阴极处理系统。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，包括:依次连接的第一两位三通阀、空分装置、空气压缩机、第二两位三通阀及电堆；其中所述第一两位三通阀的b接口与进气口连接；所述第一两位三通阀的c接口与所述空气压缩机连接；所述第一两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述空气压缩机连接；所述第二两位三通阀的b接口与所述空气压缩机连接；所述第二两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述电堆连接；以及所述第二两位三通阀的c接口直接与所述电堆连接。
[0006]优选的，在所述空气压缩机的两端分别设有空气流量计及中冷器；其中所述第一两位三通阀的c接口与所述空气流量计、所述空气压缩机及所述中冷器依次连接；所述第一两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述空气流量计、所述空气压缩机及所述中冷器依次连接；以及所述第二两位三通阀的b接口与所述中冷器连接。
[0007]优选的，在所述第一两位三通阀与所述进气口之间还设有空气过滤装置。
[0008]优选的，在所述空分装置内设有分子筛。
[0009]本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统装置简单方便，利用分子筛不仅具有选择吸附性，而且吸附剂对吸附质的吸附量随吸附压力的变化而变化的特性，两路管路经过一个装有分子筛的变压吸附空分装置，来达到供富氧和富氮两种需求。在供气模式开启时，利用分子筛高压吸附原理，将经空气压缩机压缩后的高压空气中的部分氮气吸附到分子筛中，而且空分装置不仅能够提高氧气浓度；在吹扫模式开启时，利用空气压缩机进气前端的负压环境将分子筛中的氮气解析出来，提高空气中的氮含量，将氮气有效利用在吹扫过程，既增强了电堆的发电性能，又对延长其寿命方面具有帮助，解决了燃料电池系统中富氧和富氮空气交替提供的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统原理图。
[0011]本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统附图中附图标记说明:
[0012]1-空气过滤装置 2-第一两位三通阀 3-空分装置
[0013]4-空气流量计5-空气压缩机6-中冷器
[0014]7-第二两位三通阀 8-电堆9-氢瓶
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统作进一步详细说明。
[0016]如图1所示，本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，第一两位三通阀2的b接口与空气过滤装置I连接，第一两位三通阀2的c接口直接与空气流量计4、空气压缩机5及中冷器6依次连接，第二两位三通阀7的b接口与中冷器6连接，第二两位三通阀7的a接口通过内设有分子筛的空分装置3与电堆8连接，在电堆8的末端还连接有氢瓶9，形成供气管路。燃料电池在工作时，系统供气模式开启，将第一两位三通阀2调节到C位置开启，第二两位三通阀7调节到a位置开启状态，经空气压缩机5压缩后的高压空气首先通入装填有分子筛的空分装置3，利用分子筛的高压吸附特性将空气中的部分氮气吸附到分子筛中，形成富氧空气，然后将剩余的富氧空气进入电堆8进行反应。
`[0017]第一两位三通阀2的b接口与空气过滤装置I连接，第一两位三通阀2的a接口通过内设有分子筛的空分装置3与空气流量计4、空气压缩机5及中冷器6依次连接，第二两位三通阀7的c接口直接与电堆8连接，在电堆8的末端还连接有氢瓶9，形成吹扫管路。当系统停机存放前，开启吹扫模式，将第一两位三通阀2调节到a位置开启，第二两位三通阀7调节到C位置开启状态，空气首先流经空分塔，利用空气压缩机5进气前端的负压环境将分子筛中的氮气解析出来，提高空气中的氮气成分，再将富氮气体通入电堆8进行吹扫。
[0018]本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统装置简单方便，利用分子筛不仅具有选择吸附性，而且吸附剂对吸附质的吸附量随吸附压力的变化而变化的特性，两路管路经过一个装有分子筛的变压吸附空分装置，来达到供富氧和富氮两种需求。在供气模式开启时，利用分子筛高压吸附原理，将经空气压缩机压缩后的高压空气中的部分氮气吸附到分子筛中，而且空分装置不仅能够提高氧气浓度；在吹扫模式开启时，利用空气压缩机进气前端的负压环境将分子筛中的氮气解析出来，提高空气中的氮含量，将氮气有效利用在吹扫过程，既增强了电堆的发电性能，又对延长其寿命方面具有帮助，解决了燃料电池系统中富氧和富氮空气交替提供的技术问题。
[0019]本实用新型可调氧浓度燃料电池阴极处理系统装置简单方便，可实现性强。解决了燃料电池系统中富氧和富氮空气交替提供的技术问题。采用空分装置不仅能够提高氧气浓度，还可以将氮气有效利用在吹扫过程，既增强了电堆的发电性能，又对延长其寿命方面具有帮助。[0020]以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。
【权利要求】
1.可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，其特征在于，包括: 依次连接的第一两位三通阀、空分装置、空气压缩机、第二两位三通阀及电堆；其中 所述第一两位三通阀的b接口与进气口连接； 所述第一两位三通阀的c接口与所述空气压缩机连接； 所述第一两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述空气压缩机连接； 所述第二两位三通阀的b接口与所述空气压缩机连接； 所述第二两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述电堆连接；以及 所述第二两位三通阀的c接口直接与所述电堆连接。
2.根据权利要求1所述的可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，其特征在于，在所述空气压缩机的两端分别设有空气流量计及中冷器；其中 所述第一两位三通阀的c接口与所述空气流量计、所述空气压缩机及所述中冷器依次连接； 所述第一两位三通阀的a接口通过所述空分装置与所述空气流量计、所述空气压缩机及所述中冷器依次连接；以及 所述第二两位三通阀的b接口与所述中冷器连接。
3.根据权利要求1所述的可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，其特征在于，在所述第一两位三通阀与所述进气口之间还设有空气过滤装置。
4.根据权利要求1或2所述的可调氧浓度燃料电池阴极处理系统，其特征在于，在所述空分装置内设有分子筛。
【文档编号】H01M8/04GK203456546SQ201320545987
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】王鸿鹄, 吴兵, 何雍, 李亚超, 蒋燕青 申请人:上海汽车集团股份有限公司