一种燃料电池电堆的气体循环系统的制作方法

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池电堆的气体循环系统。

背景技术：

氢气循环泵是将燃料电池电堆的出气口侧过量氢气循环到燃料电池电堆的进气口的装置，可以有效提高氢气利用率，并且可以实现燃料电池电堆内的增湿，提高燃料电池电堆的寿命，减小燃料电池系统的体积和质量。

氢气循环泵设置在燃料电池电堆的气体循环系统中，具体的是燃料电池电堆的出气口上并联设置有排气管路和气体循环管路，氢气循环泵设置在此气体循环管路上，以将出气口排出的过量氢气输送到气体循环系统的进气管路中，进而通过进气管路再次从燃料电池电堆的进气口进入到燃料电池电堆内。

但是，由于出气口侧往往处于饱和湿度的状态，当温度下降时，水蒸气会在氢气循环泵表面冷凝，而氢气循环泵的泵头与壳体之间的间隙很小，当温度低于零度时，液体会在间隙处结冰，导致下次启动氢气循环泵时卡死，无法实现氢气的循环，使得气体只能进入到与气体循环管路并联设置的排气管路中。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池电堆的气体循环系统，其能够避免氢气循环泵卡死，令氢气实现正常循环。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种燃料电池电堆的气体循环系统，包括与燃料电池电堆的出气口连通的出气主管路，所述出气主管路上设置有循环泵，并且所述出气主管路的下游连通有并联设置的出气支管路和循环管路，所述循环管路通过进气管路与所述燃料电池电堆的进气口连通。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，还包括设置在所述循环管路上的冷启动阀。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述冷启动阀的阀芯上设置有橡胶膜。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述进气管路上设置有喷射器，并且所述循环管路与所述进气管路的连通部位位于所述喷射器的下游。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述出气主管路、所述出气支管路和所述循环管路通过第一三通接头连接导通。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述进气管路和所述循环管路通过第二三通接头连接导通。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述进气管路通过橡胶管与所述燃料电池电堆的进气口连通。

优选的，上述燃料电池电堆的气体循环系统中，所述循环泵通过端板与所述燃料电池电堆的出气口连通。

本发明提供的燃料电池电堆的气体循环系统，令燃料电池电堆的出气口上仅设置有出气主管路，且氢气循环泵设置在该出气主管路上，当气体经过进气管路进入到燃料电池电堆中后，会在燃料电池电堆中被加热，之后被加热的多余气体从出气口排出后，只能经出气主管路进入到氢气循环泵中，对氢气循环泵加热，使得凝结的冰融化，从而避免氢气循环泵下次启动时卡死，令氢气能够进入到循环管路和进气管路中而实现正常循环。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的燃料电池电堆的气体循环系统的原理图。

在图1中：

1-燃料电池电堆，2-出气主管路，3-氢气循环泵，4-出气支管路，5-循环管路，6-冷启动阀，7-进气管路，8-喷射器，9-第一三通接头，10-第二三通接头。

具体实施方式

本发明提供了一种燃料电池电堆的气体循环系统，其能够避免氢气循环泵卡死，令氢气实现正常循环。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例中所提到的“下游”均相对于气体的流动方向而言。

如图1所示，本发明实施例提供的燃料电池电堆的气体循环系统，主要用于氢气的循环供应，包括与燃料电池电堆1的出气口连通的出气主管路2，出气主管路2上设置有用于循环氢气的循环泵(后续将其称之为氢气循环泵3)，并且出气主管路2的下游连通有并联设置的出气支管路4和循环管路5，循环管路5通过进气管路7与燃料电池电堆1的进气口连通。此结构可以利用燃料电池电堆1启动后的热氢气流通氢气循环泵3，达到加热泵头融冰的效果，以实现氢气循环泵3的快速启动。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的燃料电池电堆的气体循环系统中，如图1所示，优选还包括设置在循环管路5上的冷启动阀6。设置冷启动阀6，可以在进气管路7向燃料电池电堆1中充入氢气时，关闭冷启动阀6以阻断循环管路5，避免高压的氢气从进气管路7中逆向流入到循环管路5中而影响加热后的热氢气对氢气循环泵3的加热，从而进一步提高融冰的效率。当氢气循环泵3启动后，则令该冷启动阀6保持开启状态，以保证氢气的正常循环。

更加优选的，令冷启动阀6的阀芯上设置有橡胶膜。在阀芯上尤其是阀芯的末端包裹橡胶膜，能够防止蒸汽进入到阀芯中造成冷启动阀6的冰堵，保证冷启动阀6始终可以正常工作。

本实施例中，如图1所示，进气管路7上设置有喷射器8，并且循环管路5与进气管路7的连通部位位于喷射器8的下游；出气主管路2、出气支管路4和循环管路5通过第一三通接头9连接导通；进气管路7和循环管路5通过第二三通接头10连接导通；进气管路7通过橡胶管与燃料电池电堆1的进气口连通；氢气循环泵3通过端板与燃料电池电堆1的出气口连通。

如图1所示，当氢气循环泵3被冻结并满足冷启动环境且开启燃料电池电堆1后，首先让冷启动阀6关闭，喷射器8喷出的一定压力的氢气经进气管路7直接进入燃料电池电堆1的进气口，这些氢气被燃料电池电堆1加热，由于氢气循环泵3泵头的结构并非是密封结构，因此加热的氢气能从氢气循环泵3的入口进入，对氢气循环泵3整体进行加热以将泵体的冰屑融化，当通过氢气循环泵3的控制软件得出氢气循环泵3已经解除卡死后，氢气循环泵3正常启动，同时打开冷启动阀6，从而通过气体循环系统实现氢气的循环流动。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，燃料电池电堆的气体循环系统的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

技术总结
本申请公开了一种燃料电池电堆的气体循环系统，包括与燃料电池电堆的出气口连通的出气主管路，出气主管路上设置有循环泵，并且出气主管路的下游连通有并联设置的出气支管路和循环管路，循环管路通过进气管路与燃料电池电堆的进气口连通。上述的燃料电池电堆的气体循环系统，令燃料电池电堆的出气口上仅设置有出气主管路，且氢气循环泵设置在该出气主管路上，当气体经过进气管路进入到燃料电池电堆中后，会在燃料电池电堆中被加热，之后被加热的多余气体从出气口排出后，只能经出气主管路进入到氢气循环泵中，对氢气循环泵加热，使得凝结的冰融化，从而避免氢气循环泵下次启动时卡死，令氢气能够进入到循环管路和进气管路中而实现正常循环。

技术研发人员：刘冯巍
受保护的技术使用者：上海汽车集团股份有限公司
技术研发日：2018.08.24
技术公布日：2019.01.01