一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的制作方法

1.本发明涉及氢气供应技术领域，尤其涉及一种适用于低温冷启动的氢气供应系统。


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，燃料电池理论上可在接近100％的热效率下运行，具有很高的经济性。
3.但是目前燃料电池在低温环境下进行冷启动时，由于低温环境的影响，从而使得燃料电池启动的速率较慢，因此需要在对燃料电池进行氢气供应的环节中，利用采用集成模块化设计，优化管路走向方式，使燃料电池系统在低温冷启动过程中通过加热方式迅速排出多余水，燃料电池可在低温下迅速启动。


技术实现要素：

4.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低温冷启动的氢气供应系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种适用于低温冷启动的氢气供应系统，包括氢气存储筒、电池电堆组件、汽水分离组件和循环组件，所述氢气存储筒一端焊接有出气管，所述出气管一端固定有电磁阀，所述电磁阀一端固定有不锈钢管，所述不锈钢管一端固定有比例阀，所述比例阀一端固定有三通管一，所述三通管一其中一端固定有三通管二；
7.所述三通管二远离三通管一的一端和电池电堆组件连接，电池电堆组件和汽水分离组件输入端连接，循环组件和汽水分离组件输出端连接，且循环组件远离汽水分离组件的一端连接于三通管一另外一端。
8.优选的：所述电池电堆组件包括进入管、燃料电池电堆主体和导出管，所述进入管焊接于燃料电池电堆主体一侧外壁，所述导出管焊接于燃料电池电堆主体另外一侧外壁。
9.优选的：所述汽水分离组件包括汽水分离器主体、连接管四和连接管六，所述连接管四和连接管六均焊接于汽水分离器主体圆周外壁，且连接管四和导出管之间利用螺栓固定连接。
10.作为本发明优选的：所述循环组件包括循环管、连接管一和氢气循环泵，所述连接管一固定于连接管六一端，氢气循环泵固定于循环管和连接管一之间，循环管远离氢气循环泵的一端固定于三通管一一端。
11.作为本发明一种优选的：所述汽水分离器主体圆周外壁焊接有连接管五，所述连接管五一端固定有加热电磁阀二，所述加热电磁阀二远离连接管五的一端固定有尾排管。
12.作为本发明一种优选的：所述尾排管圆周外壁焊接有连接管七，所述循环管圆周外壁焊接有连接管三，所述连接管三一端固定有加热电磁阀一。
13.进一步的：所述加热电磁阀一远离连接管三的一端固定于连接管七一端。
14.作为本发明进一步的方案：所述氢气存储筒圆周外壁固定有支撑环。
15.作为本发明再进一步的方案：所述三通管二一端固定有安全阀，所述安全阀输出端固定有连接管二，所述连接管二远离安全阀的一端焊接于尾排管圆周外壁。
16.作为本发明再进一步的方案：所述三通管二圆周外壁设置有温压传感器。
17.本发明的有益效果为：
18.1.利用氢气存储筒可以用于对氢气进行供应，电磁阀作为开关阀，从而可以控制氢气的供应与断开，利用比例阀可以对氢气压力流量进行调节，保证燃料电池在各个工况下的氢气供应调节。
19.2.通过设置有汽水分离器主体可以将反应完的氢气和液态水之间进行快速地分离，从而便于将分离后的氢气导入到循环组件内，从而可以对氢气进行循环利用，起到节能的作用。
20.3.通过设置有氢气循环泵可以对处理后的氢气进行循环后导入到循环管，通过循环管导入到三通管一内部，从而实现对于氢气的循环利用。
21.4.通过设置有加热电磁阀二可以在低温环境下，将汽水分离器主体内的液态水加热后进行排出，从而可以达到快速启动的目的，同时利用加热电磁阀一可以在低温环境下，停机过程中，冷凝水会在管路中聚集，因此在冷启动过程中，通过加热电磁阀一可以将多余冷凝水排出，并在燃料电池系统运行过程中，起到周期性的排氢作用。
22.5.通过设置有安全阀可以在当氢气进堆压力大于某个设定的值后，开启泄压，起到保护燃料电池电堆主体的作用，通过设置有温压传感器可以监测进堆的氢气温度和压力。
附图说明
23.图1是本发明提出的一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的整体结构示意图；
24.图2是本发明提出的一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的侧视结构示意图；
25.图3是本发明提出的一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的供应组件爆炸结构示意图；
26.图4是本发明提出的一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的循环组件爆炸结构示意图；
27.图5是本发明提出的一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的汽水分离组件、电池电堆结构示意图；
28.图6是本发明提出的一种适用于低温冷启动的氢气供应系统的尾排组件结构示意图。
29.图中：1-氢气存储筒、2-支撑环、3-出气管、4-循环管、5-连接管一、6-汽水分离器主体、7-连接管二、8-电磁阀、9-比例阀、10-三通管一、11-不锈钢管、12-温压传感器、13-三通管二、14-安全阀、15-氢气循环泵、16-加热电磁阀一、17-连接管三、18-进入管、19-燃料电池电堆主体、20-导出管、21-连接管四、22-连接管五、23-连接管六、24-尾排管、25-连接管七、26-加热电磁阀二。
具体实施方式
30.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。
31.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。
32.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，而不是限定所指的装置、结构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。
33.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。
34.实施例1：
35.一种适用于低温冷启动的氢气供应系统，如图1-5所示，包括氢气存储筒1、电池电堆组件、汽水分离组件和循环组件，所述氢气存储筒1一端焊接有出气管3，所述出气管3一端通过螺栓固定有电磁阀8，所述电磁阀8一端通过螺栓固定有不锈钢管11，所述不锈钢管11一端通过螺栓固定有比例阀9，所述比例阀9一端通过螺栓固定有三通管一10，所述三通管一10其中一端通过螺栓固定有三通管二13；
36.所述三通管二13远离三通管一10的一端和电池电堆组件连接，电池电堆组件和汽水分离组件输入端连接，循环组件和汽水分离组件输出端连接，且循环组件远离汽水分离组件的一端连接于三通管一10另外一端；
37.利用氢气存储筒1可以用于对氢气进行供应，电磁阀8作为开关阀，从而可以控制氢气的供应与断开，利用比例阀9可以对氢气压力流量进行调节，保证燃料电池在各个工况下的氢气供应调节，三通管一10位三通结构，从而可以对前端的氢气气源和循环组件内部的循环氢气进行混合后，导入到电池电堆组件内部。
38.为了产生电能；如图5所示，所述电池电堆组件包括进入管18、燃料电池电堆主体19和导出管20，所述进入管18焊接于燃料电池电堆主体19一侧外壁，所述导出管20焊接于燃料电池电堆主体19另外一侧外壁；
39.通过设置有进入管18可以将混合后的氢气导入到燃料电池电堆主体19内部，从而对燃料电池电堆主体19进行供氢作业，利用导出管20可以将反应物导出。
40.为了将氢气和液态水之间进行分离；如图1-4所示，所述汽水分离组件包括汽水分离器主体6、连接管四21和连接管六23，所述连接管四21和连接管六23均焊接于汽水分离器主体6圆周外壁，且连接管四21和导出管20之间利用螺栓固定连接；
41.通过设置有汽水分离器主体6可以将反应完的氢气和液态水之间进行快速地分离，从而便于将分离后的氢气导入到循环组件内，从而可以对氢气进行循环利用，起到节能的作用。
42.为了实现氢气的循环；如图1-5所示，所述循环组件包括循环管4、连接管一5和氢气循环泵15，所述连接管一5通过螺栓固定于连接管六23一端，氢气循环泵15通过螺栓固定
于循环管4和连接管一5之间，循环管4远离氢气循环泵15的一端通过螺栓固定于三通管一10一端；
43.通过设置有氢气循环泵15可以对处理后的氢气进行循环后导入到循环管4，通过循环管4导入到三通管一10内部，从而实现对于氢气的循环利用。
44.为了加快液态水的排出；如图1-5所示，所述汽水分离器主体6圆周外壁焊接有连接管五22，所述连接管五22一端通过螺栓固定有加热电磁阀二26，所述加热电磁阀二26远离连接管五22的一端通过螺栓固定有尾排管24，所述尾排管24圆周外壁焊接有连接管七25，所述循环管4圆周外壁焊接有连接管三17，所述连接管三17一端通过螺栓固定有加热电磁阀一16，所述加热电磁阀一16远离连接管三17的一端通过螺栓固定于连接管七25一端；
45.通过设置有加热电磁阀二26可以在低温环境下，将汽水分离器主体6内的液态水加热后进行排出，从而可以达到快速启动的目的，同时利用加热电磁阀一16可以在低温环境下，停机过程中，冷凝水会在管路中聚集，因此在冷启动过程中，通过加热电磁阀一16可以将多余冷凝水排出，并在燃料电池系统运行过程中，起到周期性的排氢作用，利用尾排管24和连接管七25可以起到尾排的作用。
46.为了对氢气存储筒1进行支撑；如图1所示，所述氢气存储筒1圆周外壁通过螺栓固定有支撑环2；
47.通过设置有支撑环2可以对氢气存储筒1进行支撑。
48.本实施例在使用时，当需要在低温环境下进行冷启动时，首先利用氢气存储筒1向出气管3内进行供气，控制电磁阀8开启，使得氢气通过不锈钢管11导入到比例阀9内部，利用比例阀9可以起到调压的作用，接着氢气通过三通管一10进入到三通管二13内，最后通过三通管二13进入到燃料电池电堆主体19内进行反应，反应后的氢气和液态水导入到汽水分离器主体6内，利用汽水分离器主体6可以对氢气和液态水之间进行快速分离，分离后的氢气在氢气循环泵15的循环作用下导入到循环管4内，利用加热电磁阀一16可以在停机过程中，冷凝水会在管路中聚集，因此在冷启动过程中，通过加热电磁阀一16可以将多余冷凝水排出，处理后的循环氢气通过循环管4再次进行循环利用，从而提高氢气利用的效率，排出的液态水通过尾排管24和连接管七25排出。
49.实施例2：
50.一种适用于低温冷启动的氢气供应系统，如图3-6所示，为了在氢气压力过高时进行泄压；本实施例在实施例1的基础上作出以下补充：所述三通管二13一端通过螺栓固定有安全阀14，所述安全阀14输出端通过螺栓固定有连接管二7，所述连接管二7远离安全阀14的一端焊接于尾排管24圆周外壁；
51.通过设置有安全阀14可以在当氢气进堆压力大于某个设定的值后，开启泄压，起到保护燃料电池电堆主体19的作用。
52.为了对氢气进入燃料电池电堆主体19过程中的温度和压力进行监测；如图3所示，所述三通管二13圆周外壁设置有温压传感器12；
53.通过设置有温压传感器12可以监测进堆的氢气温度和压力。
54.本实施例在使用时，利用温压传感器12可以对进入到燃料电池电堆主体19内部的氢气的温度和压力进行监测，从而保证安全，同时利用安全阀14可以在压力达到设定值后进行开启泄压，从而可以对燃料电池电堆主体19进行保护。
55.以上所述，为本发明较佳的具体实施方式，但并非本发明唯一的具体实施方式，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内结合现有技术或公众常识，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。