[实用新型]一种燃料电池发电系统及使用该系统的车辆

说明书

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池发电系统及使用该系统的车辆。

背景技术

燃料电池发电系统的可靠性、稳定性和系统效率直接影响它的安全性和整个生命周期的成本。现有的质子交换膜燃料电池采用燃料氢和压缩空气为反应气原料，在电池内部氢气与空气中的氧气通过电化学反应将气体中的化学能转化成电能实现对外发电。

现有燃料电池装置包括控制系统、散热系统、氢气输送系统、空气供氧系统等结构，而为平稳地向燃料电池组供应氢与空气，一般使用高压元件(例如，发动机、空气压缩机、鼓风机、泵等)，并且对于燃料电池的启动，使用能够供应高压电力的高压部件(外接辅助高压电源)来供应启动中的高电压，这样就会增加外部高压供电，而且也会间接降低系统的效率；另外，当高压电源发生故障或发生断电时，启动也变为不可能。

中国专利申请号CN200910011619.1公开了一种燃料电池发动机系统及其启动方法，该方法采用了一个储气装置(储气罐)，通过储气罐内预存的压缩空气让系统启动起来，再用系统发出的高压电来向空气系统的供气装置供电，使供气装置工作，向燃料电池堆供给空气。该方法虽然避免了使用外部高压供电，并且增加了系统的净效率，但是它在空气系统启动后还要给储气罐内打满空气以便于下次启动时使用，这样就增加了系统的故障点，降低了系统的可靠性和稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池发电系统，以解决现有系统采用储气罐启动降低可靠性和稳定性的问题，同时提供一种使用该散热系统的车辆。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种燃料电池发电系统，包括燃料电池堆、氢气系统、空气系统以及用于对燃料电池堆进行冷却的散热系统，所述空气系统和氢气系统分别与燃料电池堆的对应供气口连通，所述空气系统包括空气压缩机和用于采用低压电源供电的送风机构，所述送风机构设置于空气压缩机的进风口处，该送风机构用于在该发电系统启动时为燃料电池堆提供空气，空气压缩机的供电端与燃料电池堆的高压电输出端供电连接。

所述送风机构为风扇或风机。

所述散热系统包括用于连接在燃料电池堆冷却水出口端和进口端之间的水箱、水泵和热交换器和连接管路，所述水箱用于连接在燃料电池堆冷却水出口端，水泵连接在水箱的出口端，所述连接管路上串设有一个三通阀，三通阀的两个出口端分别与热交换器的进、出口端连通，且热交换器的出口端还用于与燃料电池堆冷却水入口端连通。

所述散热系统还包括用于检测冷却水水电导率的水质传感器、用于检测冷却水温度的温度传感器和用于检测冷却水液位高度的液位传感器。

所述水质传感器、温度传感器和液位传感器的信号输出端与一控制器连接，控制器的信号输出端用于与车辆仪表和燃料电池管理系统FCS连接。

一种车辆，包括燃料电池发电系统，该燃料电池发电系统包括燃料电池堆、氢气系统、空气系统以及用于对燃料电池堆进行冷却的散热系统，所述空气系统和氢气系统分别与燃料电池堆的对应供气口连通，所述空气系统包括空气压缩机和用于采用低压电源供电的送风机构，送风机构设置于空气压缩机的进风口处，该送风机构用于在该发电系统启动时为燃料电池堆提供空气，空气压缩机的供电端与燃料电池堆的高压电输出端供电连接。

所述送风机构为风扇或风机。

所述散热系统包括用于连接在燃料电池堆冷却水出口端和进口端之间的水箱、水泵和热交换器和连接管路，所述水箱用于连接在燃料电池堆冷却水出口端，水泵连接在水箱的出口端，所述连接管路上串设有一个三通阀，三通阀的两个出口端分别与热交换器的进、出口端连通，且热交换器的出口端还用于与燃料电池堆冷却水入口端连通。

所述散热系统还包括用于检测冷却水水电导率的水质传感器、用于检测冷却水温度的温度传感器和用于检测冷却水液位高度的液位传感器。

所述水质传感器、温度传感器和液位传感器的信号输出端与一控制器连接，控制器的信号输出端用于与车辆仪表和燃料电池管理系统FCS连接。

本实用新型的燃料电池发电系统采用一个由低压电源供电的送风机构在发电系统启动时为系统送空气，让系统启动起来，再用系统发出的高压电来带动空气压缩机给系统供给空气，不需要外加高压启动电源，也不再额外增加储气装置，既保证了系统的可靠性和稳定性又提高了系统的净效率。

散热系统采用一个三通阀对热交换器的使用进行选择性使用，当水温较低时，采用隔离热交换器的循环水路，当水温较高时，将热交换器接入循环水路，提高了使用效率。