[发明专利]一种燃料电池系统及氮气吹扫系统

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统及氮气吹扫系统，燃料电池系统包括燃料电池单元和氮气吹扫系统，燃料电池单元包括电堆、供氢装置和供氧装置，供氢装置的输出端和供氧装置输出端分别连接至电堆的氢气输入端和氧气输入端，氮气吹扫系统包括供氮装置和分离循环系统；供氮装置输出端连接电堆的氢气输入端，用于向电堆提供吹扫的氮气；分离循环系统包括膜分离器，膜分离器的输入端连接燃料电池的第一输出端，膜分离器的第一输出端连接供氮装置，用于对吹扫电堆的氮气进行分离回收。本发明不需要脱氧，也无需在高温条件下进行氮气分离循环，因此，本发明的燃料电池系统使用更加简单、方便而且还能够保证分离循环过程中的安全、可靠性。

技术领域

本发明具体涉及一种燃料电池系统及氮气吹扫系统。

背景技术

汽车作为我们日常生活中常用的交通工具，给我们带来便利的同时，汽车尾气的排放也带来了很多环境问题。而燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换装置，使用氢气作为燃料，只生成水，不会带来环境污染。

燃料电池通过提供氢气和氧气，发生反应生成水并释放能量。目前燃料电池的寿命及价格是制约燃料电池发展的主要因素，燃料电池的使用寿命受多方面的影响，而燃料电池开机过程中存在的高电势及氢空界面是影响电堆寿命的重要因素。因为燃料电池堆在开机或停机过程中，由于空气和残留氢气的存在，燃料电池仍然在反应，并不断的消耗氢气，这时燃料电池内的空气腔仍然为标准大气压，氢气腔由于与外界隔离而形成负压，同时膜电极一侧空气腔内的空气会因压力梯度和浓差的关系会逐渐的扩散到另一侧的氢气腔，直到压力平衡为止。该过程会导致：(1)容易形成氢空界面，产生反向电流，造成燃料电池堆性能快速衰减；(2)膜电极因两侧压力不同而受到外力作用发生变形，长时间会造成机械损伤而损坏。因此，氢空界面和负压影响燃料电池堆的寿命。

现有的燃料电池系统中可利用氮气对燃料电池进行吹扫，吹扫的做法有：(1)采用地面或车载的氮气对燃料电池进行吹扫，但是地面或车载的氮气气源需要经常更换氮气瓶或对氮气瓶充氮，使用不便；(2)公告号为CN100533834C的发明专利公开了一种保护燃料电池汽车发动机的自生成氮气吹扫系统，通过增设脱氧罐，在一定温度下将空气中的氧脱出，产生一定量的氮气，再通过尾排的氢气对脱氧剂进行再生，再通过燃料电池产生的热量对脱氧剂加热，同时将尾排的空气通入脱氧罐，进行再次脱氧，为下一次吹扫做准备。但是利用尾排氢气对脱氧剂再生可能会由于高温发生危险，无法监测脱氧剂是否已失效。因此，现有利用氮气对燃料电池进行吹扫的方式存在不安全、不方便的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池系统及氮气吹扫系统，以解决现有氮气吹扫系统采用脱氧进行氮气循环导致的不安全、不方便的问题。

为解决上述技术问题而提供一种燃料电池的氮气吹扫系统包括

供氮装置，用于提供吹扫的氮气；所述供氮装置输出端用于连接燃料电池的氢气输入端；

分离循环系统，包括膜分离器，所述膜分离器的输入端用于连接燃料电池的第一输出端，膜分离器的第一输出端连接所述供氮装置，用于对吹扫燃料电池的氮气进行分离回收。

有益效果：本发明使用氮气对燃料电池进行吹扫，将吹扫出的气体通过分离循环装置中的膜分离器进行分离，从而分离得到氮气，并存储于供氮装置，从而实现对氮气的回收利用，可见，本发明能够将供氮装置中用于提供吹扫的氮气进行分离并循环使用，不需要进行脱氧，也无需在高温条件下实现氮气循环，因此，本发明的分离循环系统使用更加简单、方便，而且还能够保证分离循环过程中的安全、可靠性。

进一步的，所述分离循环系统还包括第一水分离装置；所述第一水分离装置的输入端用于连接燃料电池的第一输出端，所述第一水分离装置输出端连接所述膜分离器的输入端。通过水分离装置，避免了水进入膜分离器，保证了膜分离器的环境干燥，能够提高膜分离器的寿命。