一种利用透氧膜的燃料电池系统以及车辆的制作方法

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种利用透氧膜的燃料电池系统以及车辆。

背景技术：

1、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。高温的燃气或气体是燃料电池发展到现在迫切需要的，能量的阶梯利用是燃料电池的发展方向。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用透氧膜的燃料电池系统以及车辆。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种透氧膜的燃料电池系统，包括空气分离器、加热器以及电堆；

4、所述空气分离器包括出口，所述出口上可拆卸设置有透氧组件，所述透氧组件包括收集罩以及设置在收集罩内的含有钡钙钛矿材质的透氧膜，所述加热器设置在透氧膜上；

5、所述电堆具有空气侧入口；所述空气分离器的出口通过透氧组件与空气侧入口连通。

6、优选地，所述燃料电池还包括涡轮；所述涡轮包括进口和出口，所述空气分离器的出口通过透氧组件与涡轮进口连通，所述涡轮出口与空气侧入口连通。

7、优选地，所述燃料电池还包括空压机，所述涡轮与空压机共轴设置；

8、所述空压机包括进口和出口，所述空压机进口与涡轮出口连通，所述空压机出口与空气侧入口连通。

9、优选地，所述燃料电池还包括发电电动机；所述空压机、涡轮以及发电电动机三者共轴设置。

10、优选地，所述电堆包括空气侧出口，所述空气侧出口、空压机以及空气侧进口三者通过三通阀连通。

11、优选地，燃料电池还包括空滤，所述空滤与空压机进口连通。

12、优选地，所述电堆还包括尾排出口，所述尾排出口与涡轮进口连通；

13、所述涡轮为轴流涡轮。

14、优选地，所述空气分离器上设置有与空气侧入口直连的通道，所述燃料电池通过空气分离器分离后剩余的气体对燃料电池进行吹扫。

15、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：

16、一种车辆，包括上述的透氧膜的燃料电池系统。

17、本发明的有益效果在于：通过透氧膜，能够将空气中的氧气分离出来，通过加热器，能够将透氧膜进行加热，提升分离效果，而空气分离器分离出的氧气通过被加热的透氧膜也形成高温氧气，实现对电堆的快速加温，能够适应低温环境；同时通过收集罩，由于含有钡钙钛矿材质的透氧膜在高温富氧条件下，含钡(ba)材料表面析出的bao/bao2纳米粒子对氧活化具有超高的活性，是氧交换反应的活性位点；而氧化钡与空气中的水或水蒸气反应发生激烈放热反应，生成氢氧化钡，在空气中极易吸收水分和二氧化碳而生成碳酸钡，进而影响透氧效率，而通过收集罩能够对一部分生成的氧化钡以及碳酸钡进行收集，方便回收利用，同时也避免污染环境；更进一步的，通过加热器，能够将一部分的碳酸钡高温分解为氧化钡以及二氧化碳，实现透氧膜寿命的延长；通过可拆卸设置有透氧组件，能够方便更换以及维护保养。

技术特征：

1.一种透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，包括空气分离器、加热器以及电堆；

2.根据权利要求1所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池还包括涡轮；所述涡轮包括进口和出口，所述空气分离器的出口通过透氧组件与涡轮进口连通，所述涡轮出口与空气侧入口连通。

3.根据权利要求2所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池还包括空压机，所述涡轮与空压机共轴设置；

4.根据权利要求3所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池还包括发电电动机；所述空压机、涡轮以及发电电动机三者共轴设置。

5.根据权利要求3所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，所述电堆包括空气侧出口，所述空气侧出口、空压机以及空气侧进口三者通过三通阀连通。

6.根据权利要求3所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，燃料电池还包括空滤，所述空滤与空压机进口连通。

7.根据权利要求2所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，所述电堆还包括尾排出口，所述尾排出口与涡轮进口连通；

8.根据权利要求1-7任意一项所述的透氧膜的燃料电池系统，其特征在于，所述空气分离器上设置有与空气侧入口直连的通道，所述燃料电池通过空气分离器分离后剩余的气体对燃料电池进行吹扫。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的透氧膜的燃料电池系统。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种利用透氧膜的燃料电池系统以及车辆，所述系统包括空气分离器、加热器以及电堆；空气分离器包括出口，出口上可拆卸设置有透氧组件，透氧组件包括收集罩以及设置在收集罩内的含有钡钙钛矿材质的透氧膜，加热器设置在透氧膜上；电堆具有空气侧入口；空气分离器的出口通过透氧组件与空气侧入口连通；本发明通过透氧膜，能够将空气中的氧气分离出来，通过加热器，能够将透氧膜进行加热，提升分离效果并加热氧气，实现对电堆的快速加温；同时通过收集罩，将钡钙钛矿材质的透氧膜的副产物进行收集，方便回收利用，且通过加热器，能够将副产物中部分碳酸钡高温分解为氧化钡以及二氧化碳，实现透氧膜寿命的延长。

技术研发人员：李飞强,周百慧,高云庆,张国强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15