一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统。


背景技术：

2.随着新能源技术的发展，氢燃料电池城市示范群的落地，以质子交换膜燃料电池(pemfc)为技术依托的发动机系统迎来大规模的市场应用。氢燃料电池汽车以加氢时间短，长续航、零排放等优点奠定其未来的市场地位，在燃料电池中，其空气进气系统连接燃料电池的进气端，旨在为其提供氧气，保证氢气的可靠反应。
3.经检索，中国专利公开号为cn212667139u的专利，公开了一种集成式燃料电池发动机系统，包括框架、供氢系统、燃料电池发动机、空气进气系统、水循环系统、空氢尾排系统及电气系统，框架上部安装供氢系统，中部安装燃料电池发动机、空气进气系统、电气系统、去离子器、膨胀水箱，底部安装空氢尾排系统、散热器风扇总成、电动水泵、电子节温器。
4.上述专利存在以下不足：在低温情况下，氢气与氧气的反应进行较为困难且缓慢，这就导致燃料电池启动困难。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统，包括依次连接的空滤器与空压机，所述空压机的出气口通过三通分别连接有背压阀一与背压阀二，所述背压阀一的出气口依次连接有中冷器、增湿器、温压传感器，所述温压传感器的出气口连接于燃料电池堆的进气口，所述背压阀二的出气口连接于温压传感器的进气口。
8.优选地：所述空滤器与空压机的连接管路上安装有流量计。
9.进一步地：所述空滤器包括外壳体、分别固定于外壳体两侧的槽式底盖与顶盖以及设置于外壳体内部的滤芯。
10.在前述方案的基础上：所述外壳体的外壁固定安装有与其内腔连通的进气口.所述顶盖的外壁固定安装有与其同轴布置的出气口。
11.在前述方案中更佳的方案是：所述滤芯的顶部与底部均开设有配合槽，配合槽通过光滑凸台分别转动连接于槽式底盖与顶盖的外壁。
12.作为本发明进一步的方案：所述滤芯的顶部内侧壁固定安装有涡轮叶片。
13.同时，所述槽式底盖的底部设置有反冲式除尘机构。
14.作为本发明的一种优选的：所述反冲式除尘机构包括固定安装于槽式底盖底部的缸体、滑动连接于缸体内壁的活塞以及固定安装于缸体底部外壁的伸缩件，所述缸体与外壳体内腔连通。
15.同时，所述反冲式除尘机构还包括滑动连接于活塞内壁的“工”型滑杆，所述“工”型滑杆位于活塞底部的外壁套设有弹簧，且伸缩件的伸缩端固定安装于“工”型滑杆的底部外壁，活塞的顶部外壁固定安装有支撑柱，支撑柱的外壁固定安装有铰接杆，所述“工”型滑杆的顶部外壁转动连接有敲击杆，敲击杆通过其内开设的腰型孔活动配合于铰接杆的外壁。
16.作为本发明的一种更优的方案：所述缸体的内壁固定安装有限位凸台。
17.本发明的有益效果为：
18.1.本发明，当气温较低，燃料电池启动困难时，背压阀一关闭，背压阀二打开，此时从空压机出来的高温高压气体直接输送进燃料电池堆反应，一方面，利用空压机做功的高温气体未冷却直接进入燃料电池堆，能提高氧气与氢气的反应初始温度，保证燃料电池的可靠启动。
19.2.本发明，直接通过背压阀二输入进燃料电池堆，减少了中冷器与增湿器的流径，降低了温度损耗与压力损耗，从而使得进入燃料电池堆的空气温度较高的同时压力也较大，提高氧气反应浓度，进一步提高燃料电池低温启动的可靠性。
20.3.本发明，当气体经过滤芯过滤后，向上沿出气口排出时，此时气流会驱动涡轮叶片，从而带动滤芯旋转，使得其不同面侧壁依次朝向进气的进气口，从而防止滤芯使用不均匀造成的局部堵塞情况。
21.4.本发明，伸缩件能驱动活塞上下移动，从而通过向滤芯内腔施加反冲力，通过反冲力将过滤附着于滤芯外侧壁的颗粒以及粉尘抖落，从而防止滤芯堵塞，并且抖落后的杂质能进入槽式底盖内收集。
22.5.本发明，当活塞被限位凸台限位后，此时伸缩件继续伸出，带动“工”型滑杆上移，从而使得腰型孔向外侧扩张，敲击滤芯的内壁，从而震落杂物，达到清洁目的，进一步防止堵塞。
附图说明
23.图1为本发明提出的一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统的组成结构示意图；
24.图2为本发明提出的一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统的空滤器分解结构示意图；
25.图3为本发明提出的一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统的空滤器剖视结构示意图；
26.图4为本发明提出的一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统的反冲式除尘机构剖视结构示意图；
27.图5为本发明提出的一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统的缸体内部结构示意图。
28.图中：100-空滤器、200-流量计、300-空压机、400-三通、500-背压阀一、600-中冷器、700-温压传感器、800-增湿器、900-背压阀二、1-外壳体、2-进气口、3-反冲式除尘机构、4-槽式底盖、5-滤芯、6-配合槽、7-涡轮叶片、8-顶盖、9-出气口、10-光滑凸台、11-缸体、12-支撑柱、13-敲击杆、14-铰接杆、15-腰型孔、16
‑“
工”型滑杆、17-弹簧、18-伸缩件、19-活塞、
20-限位凸台。
具体实施方式
29.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
30.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
31.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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专利和简化描述，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专利的限制。
32.在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
33.实施例1：
34.一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统，如图1所示，包括依次连接的空滤器100与空压机300，所述空压机300的出气口通过三通400分别连接有背压阀一500与背压阀二900，所述背压阀一500的出气口依次连接有中冷器600、增湿器800、温压传感器700，所述温压传感器700的出气口连接于燃料电池堆的进气口，所述背压阀二900的出气口连接于温压传感器700的进气口。
35.为了解决流量监控问题；如图1所示，所述空滤器100与空压机300的连接管路上安装有流量计200。
36.本实施例中,正常状态下，空压机300将空滤器100过滤后的常温常压空气压缩为高温高压空气，经过背压阀一500后中冷器600与温压传感器700对空气冷却增湿后，输送进燃料电池堆进行反应，当气温较低，燃料电池启动困难时，背压阀一500关闭，背压阀二900打开，此时从空压机300出来的高温高压气体直接输送进燃料电池堆反应，一方面，利用空压机300做功的高温气体未冷却直接进入燃料电池堆，能提高氧气与氢气的反应初始温度，保证燃料电池的可靠启动，另外直接通过背压阀二900输入进燃料电池堆，减少了中冷器600与增湿器800的流径，降低了温度损耗与压力损耗，从而使得进入燃料电池堆的空气温度较高的同时压力也较大，提高氧气反应浓度，进一步提高燃料电池低温启动的可靠性。
37.实施例2：
38.一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统，如图2-5所示，为了解决空滤问题；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述空滤器100包括外壳体1、分别固定于外壳体1两侧的槽式底盖4与顶盖8以及设置于外壳体1内部的滤芯5，所述外壳体1的外壁焊接有与其内腔连通的进气口2.所述顶盖8的外壁焊接有与其同轴布置的出气口9；空气从进气口2进入外壳体1的周围内壁后，经过滤芯5的过滤再从滤芯5的内部沿着出气口9流出。
39.为了解决使用均匀，防止局部堵塞问题，如图2、3所示，所述滤芯5的顶部与底部均开设有配合槽6，配合槽6通过光滑凸台10分别转动连接于槽式底盖4与顶盖8的外壁，且所
述滤芯5的顶部内侧壁焊接有涡轮叶片7；当气体经过滤芯5过滤后，向上沿出气口9排出时，此时气流会驱动涡轮叶片7，从而带动滤芯5旋转，使得其不同面侧壁依次朝向进气的进气口2，从而防止滤芯5使用不均匀造成的局部堵塞情况。
40.本实施例中,空气从进气口2进入外壳体1的周围内壁后，经过滤芯5的过滤再从滤芯5的内部沿着出气口9流出，此时气流会驱动涡轮叶片7，从而带动滤芯5旋转，使得其不同面侧壁依次朝向进气的进气口2。
41.实施例3：
42.一种适用于燃料电池低温快速启动的进气系统，如图2-5所示，为了解决防堵问题；本实施例在实施例1与2的基础上作出以下改进：所述槽式底盖4的底部设置有反冲式除尘机构3，所述反冲式除尘机构3包括焊接于槽式底盖4底部的缸体11、滑动连接于缸体11内壁的活塞19以及通过螺栓固定于缸体11底部外壁的伸缩件18，所述缸体11与外壳体1内腔连通；本实施例中，对伸缩件18具体类型不做限定，优选为气缸，伸缩件18能驱动活塞19上下移动，从而通过向滤芯5内腔施加反冲力，通过反冲力将过滤附着于滤芯5外侧壁的颗粒以及粉尘抖落，从而防止滤芯5堵塞，并且抖落后的杂质能进入槽式底盖4内收集。
43.为了进一步解决防堵，如图4、5所示，所述反冲式除尘机构3还包括滑动连接于活塞19内壁的“工”型滑杆16，所述“工”型滑杆16位于活塞19底部的外壁套设有弹簧17，且伸缩件18的伸缩端通过螺栓固定于“工”型滑杆16的底部外壁，活塞19的顶部外壁焊接有支撑柱12，支撑柱12的外壁焊接有铰接杆14，所述“工”型滑杆16的顶部外壁转动连接有敲击杆13，敲击杆13通过其内开设的腰型孔15活动配合于铰接杆14的外壁，且所述缸体11的内壁焊接有限位凸台20；当伸缩件18驱动“工”型滑杆16上移时，其通过弹簧17带动活塞19上移，施加反冲力除尘，当活塞19被限位凸台20限位后，此时伸缩件18继续伸出，带动“工”型滑杆16上移，从而使得腰型孔15向外侧扩张，敲击滤芯5的内壁，从而震落杂物，达到清洁目的，进一步防止堵塞。
44.本实施例中：当伸缩件18驱动“工”型滑杆16上移时，其通过弹簧17带动活塞19上移，施加反冲力除尘，当活塞19被限位凸台20限位后，此时伸缩件18继续伸出，带动“工”型滑杆16上移，从而使得腰型孔15向外侧扩张，敲击滤芯5的内壁，从而震落杂物。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。