[发明专利]氢燃料电池车辆及其供氢系统和供氢方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池车辆及其供氢系统、供氢方法，其中供氢系统包括：储氢机构；第一氢气管路，一端连接所述储氢机构，另一端连接氢燃料电池电堆的阳极入口；第二氢气管路，一端连接所述第一氢气管路，另一端连接所述氢燃料电池电堆的阳极出口；第一压力调节机构，设置在所述第一氢气管路，用于控制所述第一氢气管路中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口；第二压力调节机构，设置在所述第二氢气管路，用于控制所述第二氢气管路中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口。本实施例的供氢系统能够提高电化学反应速率和燃料电池系统效率。

技术领域

本申请涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池车辆及其供氢系统和供氢方法。

背景技术

氢气被广泛认为是未来的终极清洁能源，目前以氢气作为反应气的氢燃料电池行业受到广泛关注。氢燃料电池是直接将化学能转化为电能的能源动力装置，具有效率高、环境友好等优点，被认为是极具发展潜力和应用前景的可持续利用清洁能源装置。在几种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)还具有功率密度高、快速启动、运行温度较低等特点，这使得它非常适合汽车和便携性方面的应用。PEMFC利用氢气和空气中氧气(或纯氧)发生电化学反应来产生电能，同时生成水和放出少部分热量。在PEMFC的阳极侧，氢分子分解为质子的同时释放出电子，此半反应为氢氧化反应。质子以水合氢离子的形式穿过质子交换膜到达阴极。在阴极侧中，氧气与质子和电子发生反应生成水，此半反应为氧还原反应。电子流经外电路形成电流以供负载，其原理如图1所示。

PEMFC电堆在发电工作时需要源源不断地向电堆内供给氢气。目前的供氢方案采用的是在对车载氢气进行减压、增湿等处理后通入电堆氢气入口(阳极入口)，尚未反应完全的氢气经电堆氢气出口(阳极出口)排出，然后经过气水分离后由氢气循环泵或引射器返送回入口再次利用，目的是为了提高氢气利用率。同时在电堆工作时，由电池阴极侧渗透到阳极侧的氮气会在阳极逐渐积累，达到一定程度后氢气回路会开启尾排阀，从阳极出口排出氮气和未反应氢气。

目前的供氢方案存在的问题是：电化学反应速率不能进一步提高，燃料电池系统效率不高。

发明内容

本发明提供了一种氢燃料电池车辆及其供氢系统和供氢方法，以解决或者部分解决目前的阳极供氢方案，存在电化学反应速率和燃料电池系统效率不能进一步提高的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种燃料电池车辆的供氢系统，包括：

储氢机构；

第一氢气管路，一端连接所述储氢机构，另一端连接氢燃料电池电堆的阳极入口；

第二氢气管路，一端连接所述第一氢气管路，另一端连接所述氢燃料电池电堆的阳极出口；

第一压力调节机构，设置在所述第一氢气管路，用于控制所述第一氢气管路中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口；

第二压力调节机构，设置在所述第二氢气管路，用于控制所述第二氢气管路中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口。

可选的，所述供氢系统还包括：

通断机构，设置在所述第二氢气管路，位于所述阳极出口与所述第二压力调节机构之间；

排气机构，连接至所述第二氢气管路的设定位置，所述设定位置位于所述阳极出口与所述通断机构之间。

可选的，所述供氢系统还包括：

第一流量计，设置在所述第一氢气管路，位于所述第一压力调节机构与所述阳极入口之间。

可选的，所述供氢系统还包括：

第一压力检测机构，设置在所述第一氢气管路，位于所述第一压力调节机构与所述阳极入口之间。