[实用新型]一种燃料电池系统

说明书

本申请属于能源回收技术领域，特别是涉及一种燃料电池系统。现有的仅利用了燃料电池系统反应后气体的能量，未能将压缩机排出气体中的内能利用起来。本申请提供了一种燃料电池系统，包括涡轮机，涡轮机包括依次连接的压缩轮、主轴、湿空气膨胀轮和电动/发电机，电动/发电机与主轴相配合；湿空气膨胀轮、水分离器、换热器和燃料电池依次连接，压缩轮、换热器、空气冷却器、空气干燥器与燃料电池连接，涡轮机与空气干燥器之间设置有电磁阀，涡轮机、水分离器与换热器之间设置有三通电磁阀。能够利用压缩机出口的高温空气加热燃料电池空气侧出口水和空气的混合物，使空气中的水蒸气含量增加，同时使湿空气的温度提高，进而使得湿空气的焓值提高。

技术领域

本申请属于能源回收技术领域，特别是涉及一种燃料电池系统。

背景技术

目前发展燃料电池系统汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节。质子交换膜燃料电池系统是目前燃料电池系统家族中最为成熟的代表。它是以氢气和空气中的氧气做燃料发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水。它兼备无污染、高效率、适用广、低噪声、室温快速启动、可快速补充能量和具有模块化结构等优点，很有可能成为继传统内燃机之后汽车的主要动力源之一。

为燃料电池系统供应空气的空气压缩机所提供的高温高压空气在进入燃料电池系统与氢气反应发电之后仍然有较高的温度和压力，如果直接排放会造成极大的浪费。研究表明，这部分气体含有大量的能量，将这部分能量有效的利用起来，可以节省能源，进而可以提高燃料电池系统系统能量的利用效率。现在通常做法是在空气出口处增加一个涡轮系统回收空气的压力，但仅利用了燃料电池系统反应后气体的能量，未能将压缩机排出气体中的内能利用起来。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

基于现在通常做法是在空气出口处增加一个涡轮系统回收空气的压力，但仅利用了燃料电池系统反应后气体的能量，未能将压缩机排出气体中的内能利用起来的问题，本申请提供了一种燃料电池系统。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种燃料电池系统，包括涡轮机，所述涡轮机包括依次连接的压缩轮、主轴、湿空气膨胀轮和电动/发电机，所述电动/发电机与主轴相配合；

所述湿空气膨胀轮、水分离器、换热器和燃料电池依次连接，所述压缩轮、所述换热器、空气冷却器、空气干燥器与所述燃料电池连接，所述涡轮机与所述空气干燥器之间设置有电磁阀，所述涡轮机、所述水分离器与所述换热器之间设置有三通电磁阀；

所述换热器包括壳体，所述壳体包括依次连接的第一空气分流壳、第一外壳、第二空气分流壳和第二外壳，所述第二外壳与所述第一空气分流壳连接，所述第一空气分流壳与所述第二空气分流壳之间设置有若干换热片，所述换热片包括换热通道，所述换热通道一侧设置有若干凹槽，所述压缩轮、所述第二空气分流壳、若干所述换热通道、所述第一空气分流壳、所述空气冷却器、所述空气干燥器与所述燃料电池依次连通，所述湿空气膨胀轮、所述水分离器、所述三通电磁阀、所述第二外壳、所述第一外壳与所述燃料电池依次连通；所述压缩轮通过所述电磁阀与所述空气干燥器连通。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一空气分流壳上设置有空气出口，所述第二空气分流壳上设置有空气入口，所述空气入口与所述压缩轮连通，所述空气出口与所述空气冷却器连通。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一外壳上设置有气液混合物入口，所述第二外壳上设置有湿空气出口，所述气液混合物入口与所述燃料电池连通，所述三通电磁阀包括相互连接的第一入口、第一出口和第二出口，所述湿空气出口、所述第一入口、所述第一出口与所述湿空气膨胀轮依次连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述水分离器包括入口和饱和湿空气出口，所述入口与所述第二出口连接，所述饱和湿空气出口与所述第一出口连接，所述饱和湿空气出口与所述湿空气膨胀轮连接；所述水分离器上还设置有液态水出口。