一种提升燃料电池系统可靠性的装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池系统可靠性技术领域，特别涉及一种提升燃料电池系统可靠性的装置。


背景技术：

2.燃料电池运行过程中需要阴极、阳极侧温度、压力、流量均在要求范围内，此时燃料电池性能、可靠性能达到最优的效果，但由于系统布置不合理，燃料电池运行时的实际工况和要求工况往往会出现偏差。
3.当前燃料电池系统存在的问题为：液态水进入电堆内部出现水淹问题，液态水进入氢气回流结构导致氢气回流结构出现故障，电堆由于氢气供应不足，质子活性降低，在阳极或阴极、电机与膜间的界面电位差升高，从而导致碳腐蚀和水电解反应的发生，出现单片或者多片电压偏低的问题。
4.电堆出口氢气通过分水件及管路后的温度要低于电堆温度，因此电堆出口的饱和湿氢气会出现再次冷凝的问题，冷凝后的水会进入氢气回流结构和电堆，严重降低了氢气回流结构和电堆的可靠性。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在着液态水进入电堆及氢气循环装置内部，导致降低燃料电池系统可靠性的问题，本实用新型提供了一种提升燃料电池系统可靠性的装置。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.一种提升燃料电池系统可靠性的装置，包括：
8.电堆、与电堆相连形成的氢循环回路、与电堆相连形成的冷凝水回路及加热结构，所述加热结构设置于所述氢循环回路上，所述加热结构与所述电堆的氢出堆口连接，所述加热结构与所述冷凝水回路的冷凝水进堆口连接，所述加热结构与所述冷凝水回路的冷凝水出堆口连接。
9.进一步地，所述氢循环回路包括氢气回流结构，所述加热结构与所述氢气回流结构连接，所述氢气回流结构远离所述加热结构的一端与所述电堆的氢进堆口相连。
10.进一步地，所述氢循环回路还包括设置于所述氢出堆口处的分水件及设置于所述氢进堆口处的氢气喷射阀，所述氢气喷射阀与所述氢气回流结构连接，所述氢气回流结构、所述氢气喷射阀、所述电堆、所述分水件及所述加热结构依次相连形成所述氢循环回路。
11.进一步地，所述加热结构为第一换热板，所述第一换热板与与所述分水件连接，所述第一换热板与所述氢气回流结构连接。
12.进一步地，所述冷凝水回路包括循环水泵、冷启动加热器、散热器与电子节温器，所述冷启动加热器与所述散热器并联连接，所述冷启动加热器与所述电子节温器连接，所述散热器与所述电子节温器连接，所述电子节温器与所述冷凝水进堆口相连，所述循环水泵与所述冷凝水出堆口相连。
13.进一步地，所述提升燃料电池系统可靠性的装置还包括第二换热板，所述第二换热板与所述氢气喷射阀相连，所述第二换热板与所述冷凝水回路的冷凝水进堆口连接，所述第二换热板与所述冷凝水回路的冷凝水出堆口连接。
14.进一步地，所述第二换热板连接有氢系统，所述氢系统提供氢气。
15.进一步地，所述氢循环回路连接有排氢阀。
16.本实用新型的有益效果包括：通过水路的温度较高的冷凝水对电堆出口回流的氢气进行加热，避免经过分水件的饱和湿氢气再次冷凝后的液态水进入氢气回流结构及电堆，解决氢气回流结构由于液态水导致的故障，提升电堆的可靠性。
附图说明
17.图1为本实用新型的提升燃料电池系统可靠性的装置的结构框图示意图。
18.其中：
19.1-电堆；
20.2-氢循环回路；
21.201-分水件；202-氢气回流结构；203-氢气喷射阀；
22.3-冷凝水回路；
23.301-循环水泵；302-冷启动加热器；303-散热器；304-电子节温器；
24.4-加热结构；
25.5-第二换热板；
26.6-氢系统；
27.7-排氢阀。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.结合图1所示，本实用新型提供了一种提升燃料电池系统可靠性的装置，包括：
30.电堆1、与电堆1相连形成的氢循环回路2、与电堆1相连形成的冷凝水回路3及加热结构4，加热结构4为第一换热板，第一换热板设置在氢循环回路2上，与电堆1的氢出堆口相连，第一换热板与冷凝水回路3的冷凝水进堆口连接，第一换热板与冷凝水回路3的冷凝水出堆口连接，氢循环回路2包括氢气回流结构202，氢气回流结构202与第一换热板相连，氢气回流结构202远离第一换热板的一端与电堆1的氢进堆口相连，第一换热板、氢气回流结构202与电堆1依次相连形成氢循环回路2。
31.氢循环回路2还包括设置于氢出堆口处的分水件201及设置于氢进堆口处的氢气喷射阀203，氢气喷射阀203与氢气回流结构202相连，分水件201与第一换热板相连，分水件201、第一换热板、氢气回流结构202、氢气喷射阀203及电堆1依次相连形成氢循环回路2。
32.冷凝水回路3上包括设置有循环水泵301，循环水泵301设置于冷凝水出堆口处，冷
凝水回路3上还包括设置有冷启动加热器302、散热器303与电子节温器304，冷启动加热器302与散热器303并联连接，冷启动加热器302与电子节温器304连接，散热器303与电子节温器304连接，电子节温器304设置于冷凝水进堆口处。
33.氢循环回路2上连接有第二换热板5，第二换热板5与氢气喷射阀203连接，第二换热板5与冷凝水回路3的冷凝水进堆口连接，第二换热板5与冷凝水回路3的冷凝水出堆口连接。
34.第二换热板5外接有氢系统6，氢系统为其提供氢气来源。
35.氢循环回路2上还连接有排氢阀7，排氢阀7与氢气回流结构202连接，氢气回流结构202包括常规实现氢气回流的设备，如：氢气回流泵、引射器等。
36.第一换热板与冷凝水回路连接后，当燃料电池启动或者运行时，温度较高的冷凝水流经第一换热板连接冷凝水进堆口的连接管，然后到达第一换热板进行加热，将从电堆1的氢出堆口进行回流的饱和湿氢气在第一换热板上进行加热，避免经过分水件201的饱和湿氢气再次冷凝后的液态水进入氢气循环结构及电堆1，之后冷凝水从第一换热板流经第一换热板连接冷凝水出堆口的连接管，流回冷凝水回路。
37.第二换热板与冷凝水回路连接后，当燃料电池启动或运行时，经氢系统进入至氢气循环回路的氢气，首先流经第二换热板，冷凝水通过第二换热板与冷凝水进堆口的连接管流入至第二换热板，对此处的气体进行加热处理，之后冷凝水从第二换热板连接冷凝水出堆口的连接管流回至冷凝水回路。
38.通过本实用新型的氢气回流结构，解决了液态水进入氢循环泵而导致氢循环泵停转/转速低、液态水进入引射器而导致出口流量不符合要求等问题，有效的解决了液体水进入到电堆的问题，提升了燃料电池系统的可靠性。
39.图1中的箭头表示氢气、冷凝水的流经方向。
40.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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。