一种提升入堆氧浓度的燃料电池以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种提升入堆氧浓度的燃料电池以及车辆。


背景技术：

2.燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。
3.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，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。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种提升燃料电池入堆氧气浓度进而提升燃料电池发动机功率的的提升入堆氧浓度的燃料电池以及车辆。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种提升入堆氧浓度的燃料电池，包括氧气分离装置和电堆，所述电堆具有空气侧入口；
7.所述氧气分离装置将空气中的氧气分离出后由空气侧入口送入电堆。
8.优选地，所述氧气分离装置采用深温冷凝分馏制氧；
9.所述氧气分离装置分离氧气剩余气体与空气侧入口连通同于燃料电池的吹扫。
10.优选地，所述氧气分离装置采用变压吸附制氧。
11.优选地，所述氧气分离装置采用高分子膜分离制氧。
12.优选地，所述氧气分离装置采用透氧膜空气分离制氧。
13.优选地，所述透氧膜为含有baco
0.4
fe
0.4
zn
x
zr
0.2-xo3-δ
(0≤x≤0.2)系列钙钛矿的透氧膜。
14.优选地，燃料电池产生的电能为氧气分离装置工作供能。
15.优选地，燃料电池还包括空气系统，所述氧气分离装置设置在空气系统内。
16.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：
17.一种车辆，包括上述的提升入堆氧浓度的燃料电池。
18.本实用新型的有益效果在于：通过氧气分离装置，能够将空气中的氧气进行分离，使得入堆的氧气浓度大大提升，进而保证燃料电池的反应，能够快速提升反应堆功率并加速反应堆的反应速率，进而放热升温，实现了冷启动，大大的提升了反应堆功率以及缩短了冷启动的时间。
附图说明
19.图1为本实用新型具体实施方式的一种提升入堆氧浓度的燃料电池的系统框图；
20.标号说明：1、电堆；2、氧气分离装置；3、空气系统。
具体实施方式
21.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
22.请参照图1，一种提升入堆氧浓度的燃料电池，包括氧气分离装置2和电堆1，所述电堆1包括空气侧入口；
23.所述氧气分离装置将空气中的氧气分离出后由空气侧入口送入电堆。
24.从上述描述可知，通过氧气分离装置，能够将空气中的氧气进行分离，使得入堆的氧气浓度大大提升，进而保证燃料电池的反应，能够快速提升反应堆功率并加速反应堆的反应速率，进而放热升温，实现了冷启动，大大的提升了反应堆功率以及缩短了冷启动的时间。
25.进一步的，所述氧气分离装置采用深温冷凝分馏制氧；
26.所述氧气分离装置分离氧气剩余气体与空气侧入口连通同于燃料电池的吹扫。
27.从上述描述可知，通过采用通过深温冷凝分馏制氧，深度冷凝空气，再依据空气中氧气、氮气、氢气、氩气等组分的沸点不同通过分馏的工艺加以分离制备纯氧气。此法优点是所生产的氧气纯度高，效率高，同时还可以生产n2，ar等气体，可以用于燃料电池的吹扫。
28.进一步的，所述氧气分离装置采用变压吸附制氧。
29.从上述描述可知，通过吸附变压制氧，能够以沸石分子筛吸附剂为核心，根据吸附剂在较高压力下选择吸附空气中的氮气，未被吸附的氧气在吸附塔顶部聚集，作为产品排出，此法的优点是明显的，价格便宜，制备方便。
30.进一步的，所述氧气分离装置采用高分子膜分离制氧。
31.从上述描述可知，通过采用高分子膜分离制氧，该法是利用氧和氮在高分子膜中的扩散速率不同而发展起来的，由于可以在大气环境条件下应用、启动时间非常快而受到关注，能够将氧含量提升至为25-50％。例如：cn200920070211.7用高分子膜分离的家用智能制氧机、cn201720805590.4一种高分子膜分离的家用智能制氧机的实际应用。
32.进一步的，所述氧气分离装置采用透氧膜空气分离制氧。
33.进一步的，所述透氧膜为含有baco
0.4
fe
0.4
zn
x
zr
0.2-xo3-δ
(0≤x≤0.2)系列钙钛矿的透氧膜。
34.进一步的，燃料电池产生的电能为氧气分离装置工作供能。
35.进一步的，燃料电池还包括空气系统3，所述氧气分离装置2设置在空气系统3内。
36.实施例一
37.一种提升入堆氧浓度的燃料电池，包括氧气分离装置和电堆，所述电堆具有空气侧入口；
38.所述氧气分离装置将空气中的氧气分离出后由空气侧入口送入电堆。
39.所述氧气分离装置采用深温冷凝分馏制氧；
40.所述氧气分离装置分离氧气剩余气体与空气侧入口连通同于燃料电池的吹扫。
41.燃料电池产生的电能为氧气分离装置工作供能。
42.燃料电池还包括空气系统，所述氧气分离装置设置在空气系统内。
43.实施例二
44.一种提升入堆氧浓度的燃料电池，与实施例一相同之处不再赘述，其中所述氧气分离装置采用变压吸附制氧。
45.实施例三
46.一种提升入堆氧浓度的燃料电池，与实施例一相同之处不再赘述，其中所述氧气分离装置采用高分子膜分离制氧。
47.实施例四
48.一种提升入堆氧浓度的燃料电池，与实施例一相同之处不再赘述，其中所述氧气分离装置采用透氧膜空气分离制氧。
49.所述透氧膜为含有baco
0.4
fe
0.4
zn
x
zr
0.2-xo3-δ
(0≤x≤0.2)系列钙钛矿的透氧膜。
50.实施例五
51.一种车辆，包括实施例一至实施例五种任意一项所述的提升入堆氧浓度的燃料电池。
52.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，包括氧气分离装置和电堆，所述电堆具有空气侧入口；所述氧气分离装置将空气中的氧气分离出后由空气侧入口送入电堆。2.根据权利要求1所述的提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，所述氧气分离装置采用深温冷凝分馏制氧；所述氧气分离装置分离氧气剩余气体与空气侧入口连通同于燃料电池的吹扫。3.根据权利要求1所述的提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，所述氧气分离装置采用变压吸附制氧。4.根据权利要求1所述的提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，所述氧气分离装置采用高分子膜分离制氧。5.根据权利要求1所述的提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，所述氧气分离装置采用透氧膜空气分离制氧。6.根据权利要求1所述的提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，燃料电池产生的电能为氧气分离装置工作供能。7.根据权利要求1所述的提升入堆氧浓度的燃料电池，其特征在于，燃料电池还包括空气系统，所述氧气分离装置设置在空气系统内。8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的提升入堆氧浓度的燃料电池。

技术总结
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种提升入堆氧浓度的燃料电池以及车辆，所述提升入堆氧浓度的燃料电池包括氧气分离装置与空气侧入口；所述氧气分离装置将空气中的氧气分离出后由空气侧入口送入电堆；本实用新型通过氧气分离装置，能够将空气中的氧气进行分离，使得入堆的氧气浓度大大提升，进而保证燃料电池的反应，能够快速提升反应堆功率并加速反应堆的反应速率，进而放热升温，实现了冷启动，大大的提升了反应堆功率以及缩短了冷启动的时间。动的时间。动的时间。


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：2022.06.16
技术公布日：2023/2/2