[发明专利]一种氢气循环泵组件及其应用的燃料电池

说明书

本发明公开了一种氢气循环泵组件及其应用的燃料电池，氢气循环泵组件包括氢气循环泵，氢气循环泵包括电机、风轮和泵壳，泵壳里面设置泵腔，风轮安装在泵腔里面，电机驱动风轮转动，泵壳上设有入气口和出气口，泵腔与入气口和出气口连通，入气口连接一个加热装置，出气口连接一个过滤装置，回收气体首先经过加热装置的处理然后进入氢气循环泵，并从氢气循环泵的出气口到达过滤装置，经过过滤装置处理后排出，解决低温状态下氢气循环系统中水结冰的技术问题，同时降低整个系统的额外功耗，提高整个系统的效率，节约能源，降低成本。在出气口连接一个过滤装置，避免冰颗粒未完全融化就输出到燃料电池的电堆，安全性可靠性更好。

技术领域：

本发明涉及一种氢气循环泵组件及其应用的燃料电池。

背景技术：

燃料电池是一种电化学反应装置，以氢气和空气中的氧气分别作为阳极和阴极的反应气体，经过催化反应产生电能，并且生成无任何污染的水。燃料电池具有清洁高效、无污染、能量效率高、可靠性高等特点，在备用电源、中小型发电站、基站电源、新能源汽车等领域，具有广阔的应用前景。尤其在新能源汽车方面，燃料电池作为动力的电动汽车是全球各国重点发展的对象，也是将来替代燃油汽车动力来源的最终解决方案之一。

随着经济的发展和技术的进步，燃料电池作为车用动力系统的电动汽车将逐渐的普及，陆续进入我们的生活当中。燃料电池内部最佳的运行温度是在70-80℃，但是在我们生活的环境中温度并不是一成不变的，从地里位置上看南北温差巨大，从季节变化上来冬夏温差巨大，温度变化可从-50℃到+50℃。燃料电池系统正是利用氢气和氧气的电化学反应生成无污染的水，这是它的优点，但从另一个角度来看也是它的一个缺点，水会在0℃以下环境中迅速结成冰。这给在低温环境下运行的燃料电池系统带来很大的挑战。如何解决燃料电池中低温正常启动及运行，是亟待解决的问题。而作为燃料电池系统重要组成部分的氢气循环系统，在运行当中也会有部分水产生的。低温状态下，如何保证氢气循环系统中的水不结冰，并能够迅速的排出，也是亟待解决的问题之一。

燃料电池氢气循环系统主要包括氢气罐、减压阀、比例阀、氢气循环泵、电堆、压力传感器等部件构成。目前市面上大部分解决氢气循环系统在低温状态下，所产生的水不结冰的方法是给氢气循环泵加热。此方法虽然能起到一定的效果，但是因氢气循环泵体积较大，对氢气循环泵加热需耗费巨大的额外能源。

另外，美国能源部在2010年针对燃料电池零下气温环境的启动过程提出了具体的技术指标：在-20℃温度条件下，燃料电池在启动后30s内达到额定功率的90％。低温启动快速启动，也就必须对氢气循环系统进行快速加热，此时需要整车电池包供电对氢气循环泵进行加热，而在低温状态下，整车电池包的性能会大大降低，此时需对氢气循环泵加热，将大大增加整车电池系统的负担。再有，大部分氢气循环泵外表面都是设计成不规则形状，很难在其表面布置大面积的加热片。

发明内容：

本发明的目的是提供一种氢气循环泵及其应用的燃料电池，解决现有技术中低温状态下氢气循环系统中水结冰的技术问题，同时降低整个系统的额外功耗，提高整个系统的效率，节约能源，降低成本。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种氢气循环泵组件，包括氢气循环泵，氢气循环泵包括电机、风轮和泵壳，泵壳里面设置泵腔，风轮安装在泵腔里面，电机驱动风轮转动，泵壳上设有入气口和出气口，泵腔与入气口和出气口连通，其特征在于：入气口连接一个加热装置，出气口连接一个过滤装置，回收气体首先经过加热装置的处理然后进入氢气循环泵，并从氢气循环泵的出气口到达过滤装置，经过过滤装置处理后排出。

上述所述加热装置是当回收气体的温度低于某个设定值T1时启动，当回收气体的温度高于某个设定值T2时，加热装置关停。

上述所述加热装置包括电发热元件和壳体，壳体安装在泵壳的入气口处，电发热元件安装在壳体的底部，壳体内设有一空腔，进气口和排水口设置在壳体上，空腔与进气口和排水口连通，空腔的腔口与泵壳的进气口是连通的。