一种氢能燃料电池氢气稳压装置的制作方法

本技术涉及氢燃料电池，特别涉及一种氢能燃料电池氢气稳压装置。

背景技术：

1、氢能燃料电池是一种新型的清洁能源利用装置，可以将氢气和氧气进行反应产生电力，其过程不涉及燃烧，对环境无污染，能量转化率高，产物仅为电、热和水，并且不会产生任何有害的废物。因此，氢能燃料电池被广泛应用于发电以及汽车的发动机。

2、电堆作为氢燃料电池的核心部件，是氢气与氧气发生化学反应产生电能的场所，电堆的两端分别进入氢气和氧气，氢气通常是通过储氢罐或者氢气发生器产生的，而氧气则是从空气中吸入的。

3、为了确保氢燃料电池的正常运行，氢气压力需要保持在一定的范围内，一般来说，氢燃料电池内用于输送氢气的管道压力为1～3mpa，用于提供氢气的储氢罐大多为20mpa(氢气钢瓶)或35mpa(车用气瓶)。如果输送氢气罐内的氢气压力过高，会影响氢燃料电池的输出功率和稳定性，并且对电堆造成损伤。对于固定式燃料电池发电系统，目前氢气压力的变化主要来源于以下几点原因：(1)人为调节管道的调压阀门；(2)管道阀门的泄露；(3)在更换储氢罐时，工作人员需要拧动调节阀门，但是由于阀门上没有精确的刻度，操作人员一旦拧动阀门过头，就会导致氢气压力的变化。

4、为了避免氢气压力过高，对电堆造成损伤，除了日常对管道的维护和规范人员操作以外，就是在阀门上进行刻度标记，但是在阀门上标记后，往往需要核对阀门旋转的角度与所释放的氢气压力指数是否一致。

5、所以，针对人工需要确定阀门旋转的角度与所释放的氢气压力数值比较困难，目前操作人员会在氢气输送管的进口处安装电磁阀，电磁阀与手动阀门相互配合，并且在电磁阀靠近输送管前端设置一个传感器，在传感器检测到氢气压力过大时，会将电磁阀关闭，阻止压力过大的氢气通过电磁阀进入到电堆，此时人工将阀门调小即可。但是在使用过程中发现，在氢气压力大时，电磁阀门才关闭，此时压力较大的氢气已经对电堆造成了损伤，因此单单利用电磁阀的通断来降低氢气压力的效果并不良好。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本实用新型是提供一种氢能燃料电池氢气稳压装置，解决氢气在进入到电堆内时，由于使用电磁阀控制压力较高的氢气进入电堆，但是氢气压力过大，电磁阀关闭时，此时压力较大的氢气已经对电堆造成了损伤，使得使用电磁阀来降低氢气压力效果不好的问题。

2、为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

3、一种氢能燃料电池氢气稳压装置，包括横向设置且用于输送氢气的输送管，输送管的左右两侧为进气口和出气口，输送管的进气口处连接提供氢气的气源，所述输送管的内部竖向安装有用于控制输送管开闭的第一阀门，在输送管的中部竖向连通有阀座，在阀座的外部连接有可上下移动的阀杆，输送管的内壁固定安装有监测输送管内氢气压力并且控制第一阀门开闭的传感器，传感器设置在第一阀门靠近进气口一侧。

4、本方案的原理是：

5、在更换气源后，此时人工开启气源的阀门，第一阀门处于常闭状态，此时阀门一旦开启过大，输送管内会充斥着较大压力的氢气。与此同时压力较大的氢气通过阀座冲出，氢气冲出的同时会将阀杆顶起，阀杆沿着阀座外沿移动。此时工作人员观察阀杆是否滑动，来判断输送管内的氢气压力是否过高，最后人工将气源的阀门调小，直至阀杆没有滑动为止。输送管内的氢气压力调节至规定范围内后，传感器进行检测，此时传感器发送信号将第一阀门开启。

6、本方案产生的有益效果是：

7、1、在本申请方案中，通过设置阀座和外筒上滑动的阀杆，在输送管内氢气压力过大时，压力过大的氢气会将阀杆顶出，并从阀座顶部排出，此时操作人员即可观察到阀杆顶起，进而操作人员即可判断出输送管内的氢气压力过高，操作人员调小气源的阀门，直至阀杆沿阀座外壁落下即可，由于第一阀门处于常闭状态，压力过大的氢气不会通过第一阀门进入到电堆；通过泄压阀降低了输送通道内的压力，使得氢气压力可以通过肉眼进行简单判断，且在氢气压力调节到一定范围后，第一阀门才开启，使得进入电堆的氢气压力始终处于正常状态。

8、进一步，输送管的外壁横向固定安装有用于限制阀杆移动距离的挡环，阀座与阀杆的内壁之间设置有用于气体流动空腔，挡环与输送管连接为一体，通过挡环，阀杆在被压力过高的氢气顶起时，挡环能够限制住阀杆的移动，避免阀杆脱离阀座。

9、进一步，阀杆两侧内部竖向安装有与空腔相连通的第一气道，第一气道的出口端向阀杆的顶部延伸并固定连接有第二气道，第二气道与输送管的出气口相连通，在第二气道的出口端处安装有用于控制气流进入输送管的单向阀，压力过高的氢气从阀座进入到空腔内，此时阀杆被压力过高的气体顶起，由于单向阀的作用，第二气道内的气体缓慢通入到输送管内，在输送通道内的氢气压力正常后，第一阀门才开启。

10、进一步，第一阀门为蝶阀，第一阀门的控制方式为电机控制，第一阀门的控制通过第一传感器发送信号来控制，在压力传感器检测到输送管压力正常时，电机启动，将第一阀门开启。

11、进一步，第二气道为“n字型”，第二气道与阀杆顶部接触的部分设置为供阀杆上下滑动的伸缩段，由于阀杆会被压力过高的氢气冲起，此时阀杆会带动第二气道一起上下移动，因为第二气道与输送管支架固定，所以为了避免损坏第二气道与输送管的连接处，通过阀杆在滑动时伸缩段延长，能够避免损坏第二气道与输送管的连接处。

12、进一步，输送管中部安装有用于释放过高氢气压力的泄压阀，压力过大的气体在进入到输送管内时，通过泄压阀，将高压的氢气排出，工作人员将进入输送管内的氢气压力调节到规定的压力数值后，泄压阀停止工作，此时即可将气体通入到电堆中。

技术特征：

1.一种氢能燃料电池氢气稳压装置，包括横向设置且用于输送氢气的输送管，输送管的左右两侧为进气口和出气口，输送管的进气口处连接提供氢气的气源，其特征在于：所述输送管的内部竖向安装有控制输送管开闭的第一阀门，在输送管的中部竖向连通有阀座，在阀座的外部连接有可上下移动的阀杆，输送管的内壁固定安装有监测输送管内氢气压力并且控制第一阀门开闭的传感器，传感器设置在第一阀门靠近进气口一侧。

2.根据权利要求1所述的一种氢能燃料电池氢气稳压装置，其特征在于：所述输送管的外壁横向固定安装有用于限制阀杆移动距离的挡环，阀座与阀杆的内壁之间设置有用于气体流动空腔，挡环与输送管连接为一体。

3.根据权利要求1所述的一种氢能燃料电池氢气稳压装置，其特征在于：所述阀杆两侧内部竖向安装有与空腔相连通的第一气道，第一气道的出口端向阀杆的顶部延伸并固定连接有第二气道，第二气道与输送管的出气口相连通，在第二气道的出口端处安装有用于控制气流进入输送管的单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种氢能燃料电池氢气稳压装置，其特征在于：所述第一阀门为蝶阀，第一阀门的控制方式为电机控制，第一阀门的控制通过第一传感器发送信号来控制。

5.根据权利要求3所述的一种氢能燃料电池氢气稳压装置，其特征在于：所述第二气道为“n字型”，第二气道与阀杆顶部接触的部分设置为供阀杆上下滑动的伸缩段。

6.根据权利要求1所述的一种氢能燃料电池氢气稳压装置，其特征在于：所述输送管中部安装有用于释放过高氢气压力的泄压阀。

技术总结
本申请涉及氢燃料电池技术领域，具体公开了一种氢能燃料电池氢气稳压装置，包括横向设置且用于输送氢气的输送管，输送管的左右两侧为进气口和出气口，输送管的进气口处连接提供氢气的气源，所述输送管的内部竖向安装有用于控制输送管开闭的第一阀门，在输送管的中部竖向连通有阀座，在阀座的外部连接有可上下移动的阀杆，输送管的内壁固定安装有监测输送管内氢气压力并且控制第一阀门开闭的传感器，传感器设置在第一阀门靠近进气口一侧。本专利的目的在于解决氢气在进入到电堆内时，由于使用电磁阀控制压力较高的氢气进入电堆，但是氢气压力过大，电磁阀关闭时，此时压力较大的氢气已经对电堆造成了损伤，使得使用电磁阀来降低氢气压力效果不好的问题。

技术研发人员：卢德友,马钊,魏琳,张明胜,苏霈,王青
受保护的技术使用者：贵州氢能效率能源科技有限公司
技术研发日：20230612
技术公布日：2024/1/22