[实用新型]一种用于燃料电池的氢源管路

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，特别是指一种用于燃料电池的氢源管路。

背景技术

近年来，由于氢燃料电池具有零污染排放的显著优势，采用质子交换膜的氢燃料电池形成的备用电源系统开始进入通信基站领域，用来逐渐取代具有污染排放的燃油机械备用发电装置。

为了提高氢燃料电池的可靠性，开展了一系列旨在提高燃料电池稳定性及快速启动的研究。这种研究一方面从燃料电池内部的质子交换膜及双极板流道着手，试图实现更均匀高效的燃料及氧化气配气，也试图改善质子交换膜的含水率及其长期活化的稳定状态，更进一步试图使燃料电池内部整体环境在水合性及疏水性之间根据需要能够迅速的达到可逆平衡。这种致力于燃料电池内部研究的手段通常在于调整各相关材料的化学成分组成，改变流道的结构与尺寸，并取得了较好的效果。

但是这种研究一般费时费力，研究成本高昂。另一方面，质子交换膜的损坏机制是多重因素交叉渐变演练的推进过程，例如毒化、催化剂剥离、膜破损等。通过长期的实验观察，发现由于含水率以及反应时的温度不均匀，导致质子交换膜的局部发生微观的浅表性开裂，这种裂纹通常为几十微米，只有在电子显微镜下才能观察，随着时间的推移，这种浅表性裂纹会逐渐扩大并穿透整个质子交换膜，最终造成整个燃料电池的失效。由于上述浅表裂纹的客观存在，在压力作用下，微观裂纹处更容易形成拉伸或剪切应力集中的现象，驱使裂纹逐渐扩大。

在现实使用中，由于氢气密度较低，为了提高储存效率，通常采用高压钢瓶储存气体，减压后向燃料电池供气。在这个过程中，气体在从高压向低压转变的过程中，体积会迅速膨胀；其次，减压器件达到调节平衡状态前会有短暂的迟滞；另外，燃料所经过的管路阀件的开关动作会造成压力突变，上述三种因素会导致产生一种气体压力体积的瞬时变化，形成了冲击性气锤效应，这种冲击压力作用力远大于静止或者平缓变化的压力作用，使得上述微观裂纹的应力集中情况更为复杂和加剧，更容易造成物理损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种用于燃料电池的氢源管路，用于减小管路中的气锤效应或对燃料电池的压力冲击。

基于上述目的，本实用新型提供的一种用于燃料电池的氢源管路包括用于存储氢气的氢气钢瓶、总阀、供氢回路、排空阀、减压阀和控制系统；

其中，所述氢气钢瓶分别与总阀、排空阀连接，所述总阀用于调节管路中氢气的流量，所述排空阀用于排除管路中的空气；

分别与减压阀、总阀相连的供氢回路包括第一电磁阀、第二电磁阀和节流阀，所述第一电磁阀与所述节流阀串联、并与所述第二电磁阀并联，所述第一电磁阀、第二电磁阀均与控制系统连接，并由控制系统控制其开启和关闭；所述减压阀用于跟燃料电池的阳极入口相连。

较佳地，所述第一电磁阀和/或第二电磁阀为高压防爆常闭电磁阀。

较佳地，所述节流阀为阀芯开度可调的节流阀。

可选地，所述供氢回路和所述总阀之间接有氢气过滤器，所述氢气过滤器用于过滤氢气钢瓶中流出的氢气。

较佳地，所述供氢回路和所述氢气过滤器之间接有压力接口阀，所述压力接口阀再连接于压力变送器，所述压力变送器还与控制系统连接；所述压力变送器用于显示管路中的压力、接收管路中的压力信号，并将压力信号传送给控制系统，由控制系统来计算氢气钢瓶中剩余氢气的体积存量。

可选地，所述总阀和所述氢气钢瓶之间接有接入阀，且所述接入阀之间并联、并通过金属高压软管与所述氢气钢瓶连接，用于调节与其连接的氢气钢瓶中氢气的流出量、并汇流氢气于管路中。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种用于燃料电池的氢源管路通过电磁阀实现了氢气供应的自动开启和关闭，通过压力检测获知氢气的剩余量，解决了在无人值守的情况下自动进行燃料气源开启和关闭的问题。重要的是，本实用新型通过先后开启电磁阀的控制方式消除了管路中压力冲击的现象以及在长期反复开启和关闭电堆中最容易发生的压力突变现象，保护减压阀膜片及调节弹簧、燃料电池的质子交换膜免受冲击，使燃料电池工作在一种更加稳定的气压氛围中，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例氢源管路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例氢源管路的立体结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。