燃料电池氢气循环系统及燃料电池的制作方法

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池氢气循环系统及燃料电池。

背景技术：

燃料电池的空气系统采用空压机为电堆提供反应所需高压空气，由于空气尾排气体具有较高的温度和流速，进而带走较多能量，由此产生能量浪费。此外，在无氢气循环的燃料电池系统中，由于杂质气体与水分在氢气回路中堆积影响燃料电池的使用寿命，需要将杂质气体及时排出，同时将反应前的氢气与反应完成排出的氢气混合可以降低杂质浓度，然而进出电堆的氢气压力存在压力差，氢气循环需要使用外部能源驱动升压机构将氢气泵入电堆入口，进而导致系统输出效率降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池氢气循环系统及燃料电池，可以利用空气流动所产生的动气驱动涡轮增压组件，并对氢气循环组件内的氢气进行升压处理。

第一方面，本实用新型提供的燃料电池氢气循环系统，包括：空气循环组件和氢气循环组件和涡轮增压组件；

所述空气循环组件与所述涡轮增压组件流体连通，所述涡轮增压组件安装于所述氢气循环组件，且所述涡轮增压组件用于增压所述氢气循环组件内的氢气。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述氢气循环组件包括：进气管路和出气管路，所述进气管路和所述出气管路分别与电堆连通；

所述涡轮增压组件安装在所述进气管路和所述出气管路之间，且所述涡轮增压组件用于将自所述出气管路排出的氢气加压并输送至所述进气管路。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述进气管路安装有电磁阀和比例阀。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述出气管路安装有汽水分离器，所述汽水分离器的出气口与所述涡轮增压组件流体连通。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述汽水分离器的出水管路安装有排水阀。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述空气循环组件包括：空气压缩机和加湿器，所述空气压缩机与所述加湿器流体连通，所述加湿器与所述电堆连通。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述涡轮增压组件与所述电堆的尾排气口经所述加湿器连通。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述空气压缩机与所述加湿器之间设有中冷器。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述空气压缩机的进气管路安装有空气滤清器和空气流量计。

第二方面，本实用新型提供的燃料电池包括第一方面提供的燃料电池氢气循环系统。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：采用气循环组件与涡轮增压组件流体连通，涡轮增压组件安装于氢气循环组件，通过涡轮增压组件增压氢气循环组件内的氢气，从而无需使用外部能源作为氢气循环的升压动力，提高了系统输出效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的燃料电池氢气循环系统的示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的燃料电池氢气循环系统的示意图二。

图标：001－空气循环组件；101－空气压缩机；102－加湿器；103－中冷器；104－空气滤清器；105－空气流量计；002－氢气循环组件；201－进气管路；202－出气管路；203－电磁阀；204－比例阀；205－汽水分离器；206－排水阀；003－涡轮增压组件；004－电堆；005－水泵；006－散热器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的燃料电池氢气循环系统，包括：空气循环组件001和氢气循环组件002和涡轮增压组件003；

空气循环组件001与涡轮增压组件003流体连通，涡轮增压组件003安装于氢气循环组件002，且涡轮增压组件003用于增压氢气循环组件002内的氢气。

具体地，空气循环组件001用于为电堆004提供反应所需的高压空气，空气循环组件001与涡轮增压组件003流体连通，空气循环组件001的尾排气体通入涡轮增压组件003，利用尾排气气流惯性驱动涡轮增压组件003，并通过涡轮增压组件003对氢气循环组件002内的氢气进行增压处理，从而无需使用外部能源作为氢气循环的升压动力，进而不需要消耗燃料电池的输出电量，提高了系统输出效率。

在本实用新型实施例中，氢气循环组件002包括：进气管路201和出气管路202，进气管路201和出气管路202分别与电堆004连通；

涡轮增压组件003安装在进气管路201和出气管路202之间，且涡轮增压组件003用于将自出气管路202排出的氢气加压并输送至进气管路201。

具体的，自进气管路201进入电堆004的氢气压力大于自电堆004进入出气管路202的氢气压力，通过涡轮增压组件003对出气管路202内的氢气进行升压处理，从而提升氢气循环压力。被涡轮增压组件003增压后的氢气通入进气管路201，从而可将反应前的氢气与反应完成排出的氢气混合，进而降低杂质气体浓度，延长燃料电池的使用寿命。

进一步的，进气管路201安装有电磁阀203和比例阀204。

具体的，开闭电磁阀203可控制氢气供给状态，调节比例阀204的开度，从而可以调节氢气供给量。

进一步的，出气管路202安装有汽水分离器205，汽水分离器205的出气口与涡轮增压组件003流体连通。

具体的，氢气沿出气管路202通入汽水分离器205，通过汽水分离器205可将氢气中的水分离出来。

进一步的，汽水分离器205的出水管路安装有排水阀206。

使用时，可定时开启排水阀206，当排水阀206开启时可将氢气中的废气和水排出。

进一步的，空气循环组件001包括：空气压缩机101和加湿器102，空气压缩机101与加湿器102流体连通，加湿器102与电堆004连通。

具体的，空气压缩机101将足量的空气加压输入加湿器102，通过加湿器102对入堆气体进行加湿处理。

进一步的，涡轮增压组件003与电堆004的尾排气口经加湿器102连通。

具体的，可采用加湿方式降低尾排气体温度，并通过尾排气体驱动涡轮增压组件003，进而缓解涡轮增压组件003温度过高的技术问题。

进一步的，空气压缩机101与加湿器102之间设有中冷器103。

其中，中冷器103可对高温的空气进行冷却，采用水泵005驱动冷却剂在中冷器103和散热器006之间循环流动，依次使中冷器103保持较高冷却效率。

进一步的，空气压缩机101的进气管路安装有空气滤清器104和空气流量计105。

具体的，空气滤清器104对空气进行过滤，过滤后的空气经空气压缩机101加压后通入电堆004，通过空气流量计105检测入堆空气流量。

实施例二

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的燃料电池包括实施例一提供的燃料电池氢气循环系统。

本实用新型实施例提供的燃料电池具有燃料电池氢气循环系统的技术效果，在此不再赘述。在燃料电池中，采用尾排气体驱动涡轮增压组件003，通过驱动涡轮增压组件003对出气管路202排出的氢气进行增压处理，从而无需使用外部能源作为氢气循环的升压动力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。