一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统

摘要

本发明提供了一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统，该系统中，空压机的输出端连接中冷器的输入端，中冷器的输出端连接电子三通阀的输入端，电子三通阀的第一输出端和第二输出端分别连接增湿器的第一输入端和背压阀输入端，增湿器的第一输出端连接节气门一的输入端，节气门一的输出端连接电堆的输入端，电堆的第一输出端连接节气门二的输入端，电堆的第二输出端连接气水分离器的输入端，节气门二的输出端连接增湿器的第二输入端，增湿器的第二输出端连接背压阀的输入端，背压阀的输出端和气水分离器的输出端均连接消音器。本发明的效果是：有效降低了燃料电池系统中的尾排氢气浓度，提高氢能汽车的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及氢能汽车领域，尤其涉及一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统。

背景技术

在燃料电池系统中，尾排氢气浓度的安全问题广受关注，目前的解决方式是利用水气分离器将阳极的排放物进行水气分离，由于需要排水，便有部分氢气会随排水排出，一旦尾排氢气浓度超标，没有有效的解决办法，存在安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统，该系统包括空气过滤器、流量计、空压机、中冷器、电子三通阀、增湿器、节气门一、节气门二、背压阀、消音器、气水分离器和电堆；

空气过滤器连接流量计的一端，流量计的另一端连接空压机的输入端，空压机的输出端连接中冷器的输入端，中冷器的输出端连接电子三通阀的输入端，电子三通阀的第一输出端和第二输出端分别连接增湿器的第一输入端和背压阀输入端，增湿器的第一输出端连接节气门一的输入端，节气门一的输出端连接电堆的输入端，电堆的第一输出端连接节气门二的输入端，电堆的第二输出端连接气水分离器的输入端，节气门二的输出端连接增湿器的第二输入端，增湿器的第二输出端连接背压阀的输入端，背压阀的输出端和气水分离器的输出端均连接消音器。

进一步地，该系统还包括温压一体传感器一和温压一体传感器二，温压一体传感器一设置于节气门一与电堆之间，温压一体传感器二设置于节气门二与电堆之间，温压一体传感器一用于检测节气门一输出的气体压力和温度，温压一体传感器二用于检测电堆第一输出端输出的气体压力和温度。

进一步地，该系统还包括压力传感器，该压力传感器设置于电堆与气水分离器之间，用于检测电堆第二输出端输出的氢气压力。

进一步地，所述消声器用于降低氢能汽车的发动机工作时产生的噪声。

进一步地，所述背压阀用于调节电堆的出口背压，增大进堆压力。

进一步地，所述气水分离器具有2个输出端；一个输出端连接消音器，用于排出氮气和水；另一个输出端连接尾排管，用于排出氢气。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：成本低，结构简单，有效降低了燃料电池系统中的尾排氢气浓度，提高了氢能汽车的安全性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统的结构图。

图1中的标记说明如下：

1、空气过滤器；2、流量计；3、空压机；4、中冷器；5、电子三通阀；6、增湿器；7、节气门一；8、温压一体传感器一；9、温压一体传感器二；10、节气门二；11、背压阀；12、消音器；13、压力传感器；14、气水分离器；34、电堆；35、外界大气。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统，整车尾排管上设置有尾排氢气浓度传感器，用于检测尾排管内的氢气浓度。

请参考图1，图1是本发明实施例中一种用于降低燃料电池系统尾排氢气浓度的系统的结构图，具体包括：该系统包括空气过滤器1、流量计2、空压机3、中冷器4、电子三通阀5、增湿器6、节气门一7、温压一体传感器一8、温压一体传感器二9、节气门二10、背压阀11、消音器12、压力传感器13、气水分离器14和电堆34。

空气过滤器1输出端连接流量计2的一端，流量计2的另一端连接空压机3的输入端，空压机3的输出端连接中冷器4的输入端，中冷器4的输出端连接电子三通阀5的输入端，电子三通阀5的第一输出端和第二输出端分别连接增湿器6的第一输入端和背压阀11输入端，增湿器6的第一输出端连接节气门一7的输入端，节气门一7的输出端连接电堆34的输入端，电堆34的第一输出端连接节气门二10的输入端，电堆34的第二输出端连接气水分离器14的输入端，节气门二10的输出端连接增湿器6的第二输入端，增湿器6的第二输出端连接背压阀11的输入端，背压阀11的输出端和气水分离器14的输出端均连接消音器12。空气过滤器1的输入和消音器12的输出均是外界大气35。

温压一体传感器一8设置于节气门一7与电堆34之间，温压一体传感器二9设置于节气门二10与电堆34之间，温压一体传感器一8用于检测节气门一7输出的气体压力和温度，温压一体传感器二9用于检测电堆34第一输出端输出的气体压力和温度。压力传感器13设置于电堆34与气水分离器14之间，用于检测电堆34第二输出端输出的气体压力。与消音器连接的气水分离器的输出端排出的是水和氮气等，气水分离器14的另一输出端141连接尾排管，用于排出氢气。所述背压阀用于调节电堆的出口背压，增大进堆压力。所述消声器用于降低氢能汽车的发动机工作时产生的噪声。

工作原理如下：

当尾排氢气浓度传感器检测到的尾排管内氢气浓度超标时，自动打开该系统中的电子三通阀5一支路，利用空压机3的空气进入电堆34，以对尾排管内的氢气浓度进行稀释并吹入外界大气。

在低温冷启动(-30℃)和低温存储试验时，若背压阀11结冰冻住，可开启电子三通阀5另一支路，利用中冷器4输出的高温空气温度(72℃)对背压阀11进行解冻。

氢能汽车怠速时，调节电子三通阀5的开度，使一部分空气进入电堆34，另一部分直接吹入外界大气35。使进入电堆34的空气能与氢气反应产生的电刚好满足其他零部件的消耗，实现对锂电池的0输出，从而实现怠速的0输出，同时也降低了尾排管内的氢气浓度。

本发明的有益效果是：成本低，结构简单，有效降低了燃料电池系统中的尾排氢气浓度，提高了氢能汽车的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。