一種用于燃料電池的氫源管路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于燃料電池的氫源管路，所述氫源管路包括用于存儲氫氣的氫氣鋼瓶、總閥、供氫回路、排空閥、減壓閥和控制系統；所述氫氣鋼瓶分別與總閥、排空閥連接，所述總閥用于調節管路中氫氣的流量，所述排空閥用于排除管路中的空氣；所述供氫回路分別與減壓閥、總閥、控制系統相連，用于緩解管道中的氫氣對燃料電池的沖擊壓力，所述控制系統用于控制供氫回路的開啟和關閉，所述減壓閥用于跟燃料電池的陽極入口相連。本實用新型專利技術消除了在長期反復開啟和關閉電堆中最容易發生的壓力突變現象，保護減壓閥膜片及調節彈簧、燃料電池的質子交換膜免受沖擊，使燃料電池工作在一種更加穩定的氣壓氛圍中，改善了燃料電池系統的可靠性因素。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及燃料電池領域，特別是指一種用于燃料電池的氫源管路。
技術介紹
近年來，由于氫燃料電池具有零污染排放的顯著優勢，采用質子交換膜的氫燃料電池形成的備用電源系統開始進入通信基站領域，用來逐漸取代具有污染排放的燃油機械備用發電裝置。為了提高氫燃料電池的可靠性，開展了一系列旨在提高燃料電池穩定性及快速啟動的研究。這種研究一方面從燃料電池內部的質子交換膜及雙極板流道著手，試圖實現更均勻高效的燃料及氧化氣配氣，也試圖改善質子交換膜的含水率及其長期活化的穩定狀態，更進一步試圖使燃料電池內部整體環境在水合性及疏水性之間根據需要能夠迅速的達 到可逆平衡。這種致力于燃料電池內部研究的手段通常在于調整各相關材料的化學成分組成，改變流道的結構與尺寸，并取得了較好的效果。但是這種研究一般費時費力，研究成本高昂。另一方面，質子交換膜的損壞機制是多重因素交叉漸變演練的推進過程，例如毒化、催化劑剝離、膜破損等。通過長期的實驗觀察，發現由于含水率以及反應時的溫度不均勻，導致質子交換膜的局部發生微觀的淺表性開裂，這種裂紋通常為幾十微米，只有在電子顯微鏡下才能觀察，隨著時間的推移，這種淺表性裂紋會逐漸擴大并穿透整個質子交換膜，最終造成整個燃料電池的失效。由于上述淺表裂紋的客觀存在，在壓力作用下，微觀裂紋處更容易形成拉伸或剪切應力集中的現象，驅使裂紋逐漸擴大。在現實使用中，由于氫氣密度較低，為了提高儲存效率，通常采用高壓鋼瓶儲存氣體，減壓后向燃料電池供氣。在這個過程中，氣體在從高壓向低壓轉變的過程中，體積會迅速膨脹；其次，減壓器件達到調節平衡狀態前會有短暫的遲滯；另外，燃料所經過的管路閥件的開關動作會造成壓力突變，上述三種因素會導致產生一種氣體壓力體積的瞬時變化，形成了沖擊性氣錘效應，這種沖擊壓力作用力遠大于靜止或者平緩變化的壓力作用，使得上述微觀裂紋的應力集中情況更為復雜和加劇，更容易造成物理損壞。
技術實現思路
有鑒于此，本技術的目的在于提出一種用于燃料電池的氫源管路，用于減小管路中的氣錘效應或對燃料電池的壓力沖擊。基于上述目的，本技術提供的一種用于燃料電池的氫源管路包括用于存儲氫氣的氫氣鋼瓶、總閥、供氫回路、排空閥、減壓閥和控制系統；其中，所述氫氣鋼瓶分別與總閥、排空閥連接，所述總閥用于調節管路中氫氣的流量，所述排空閥用于排除管路中的空氣；分別與減壓閥、總閥相連的供氫回路包括第一電磁閥、第二電磁閥和節流閥，所述第一電磁閥與所述節流閥串聯、并與所述第二電磁閥并聯，所述第一電磁閥、第二電磁閥均與控制系統連接，并由控制系統控制其開啟和關閉；所述減壓閥用于跟燃料電池的陽極入口相連。較佳地，所述第一電磁閥和/或第二電磁閥為高壓防爆常閉電磁閥。較佳地，所述節流閥為閥芯開度可調的節流閥?？蛇x地，所述供氫回路和所述總閥之間接有氫氣過濾器，所述氫氣過濾器用于過濾氫氣鋼瓶中流出的氫氣。較佳地，所述供氫回路和所述氫氣過濾器之間接有壓力接口閥，所述壓力接口閥再連接于壓力變送器，所述壓力變送器還與控制系統連接；所述壓力變送器用于顯示管路中的壓力、接收管路中的壓力信號，并將壓力信號傳送給控制系統，由控制系統來計算氫氣鋼瓶中剩余氫氣的體積存量。可選地，所述總閥和所述氫氣鋼瓶之間接有接入閥，且所述接入閥之間并聯、并通·過金屬高壓軟管與所述氫氣鋼瓶連接，用于調節與其連接的氫氣鋼瓶中氫氣的流出量、并匯流氫氣于管路中。從上面所述可以看出，本技術提供的一種用于燃料電池的氫源管路通過電磁閥實現了氫氣供應的自動開啟和關閉，通過壓力檢測獲知氫氣的剩余量，解決了在無人值守的情況下自動進行燃料氣源開啟和關閉的問題。重要的是，本技術通過先后開啟電磁閥的控制方式消除了管路中壓力沖擊的現象以及在長期反復開啟和關閉電堆中最容易發生的壓力突變現象，保護減壓閥膜片及調節彈簧、燃料電池的質子交換膜免受沖擊，使燃料電池工作在一種更加穩定的氣壓氛圍中，延長其使用壽命。附圖說明圖I為本技術實施例氫源管路的結構示意圖；圖2為本技術實施例氫源管路的立體結構圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本技術進一步詳細說明。本專利技術提供的一種用于燃料電池的氫源管路包括用于存儲氫氣的氫氣鋼瓶、總閥、供氫回路、排空閥、減壓閥和控制系統；其中，所述氫氣鋼瓶分別與總閥、排空閥連接，所述總閥用于調節管路中氫氣的流量，所述排空閥用于排除管路中的空氣；分別與減壓閥、總閥相連的供氫回路包括第一電磁閥、第二電磁閥和節流閥，所述第一電磁閥與所述節流閥串聯、并與所述第二電磁閥并聯，所述第一電磁閥、第二電磁閥均與控制系統連接，并由控制系統控制其開啟和關閉；所述減壓閥用于跟燃料電池的陽極入口相連。參考圖1，其為本技術實施例氫源管路的結構示意圖。作為本專利技術的一個實施例，本專利技術提供的用于燃料電池的氫源管路包括氫氣鋼瓶I、金屬高壓軟管2、排空閥3、接入閥4、總閥5、氫氣過濾器6、壓力變送器7、壓力接口閥8、供氫回路、控制系統和減壓閥12。所述氫氣鋼瓶I通過金屬高壓軟管2與接入閥4相連，所述接入閥4之間并聯，并聯后的接入閥4分別與總閥5、排空閥3連接。所述接入閥4分別調節與其連接的氫氣鋼瓶I中的氫氣流出量，并匯流氫氣于管路中；所述總閥5用于調節管路中氫氣的流量，所述排空閥3用于排除管路中的空氣。所述總閥5依次與氫氣過濾器6、供氫回路、減壓閥12相連，所述氫氣過濾器6用于過濾氫氣鋼瓶I中流出的氫氣，所述供氫回路用于緩解管道中的氫氣對燃料電池的沖擊壓力，所述減壓閥12用于跟燃料電池的陽極入口相連。所述供氫回路包括第二電磁閥9、第一電磁閥10和節流閥11，所述第一電磁閥10與所述節流閥11串聯、并與所述第二電磁閥9并聯；所述第一電磁閥10、第二電磁閥9均與控制系統連接，并由控制系統控制第一電磁閥10和第二電磁閥9的開啟和關閉。較佳地，所述第一電磁閥10和/或第二電磁閥9為高壓防爆常閉電磁閥。當電磁閥通電開啟后，氫氣進入供氫回路；當電磁閥斷電關閉后，氫氣被截止。可選地，所述供氫回路和所述氫氣過濾器6之間接有壓力接口閥8，所述壓力接口閥8再連接于壓力變送器7，所述壓力變送器7還與控制系統連接；所述壓力變送器7用于·顯示管路中的壓力、接收管路中的壓力信號，并將壓力信號傳送給控制系統，控制系統計算氫氣鋼瓶I中剩余氫氣的體積存量。由于氫氣鋼瓶I的體積已知，通過檢測管路壓力值、利用壓力與體積的確定關系來計算在氫氣鋼瓶I中剩余氫氣的體積存量?？刂葡到y可以利用這一數據決定是否啟動燃料電池、統計燃料消耗報表或者向管理中心發送更換氫氣鋼瓶I的請求信號。為了節省成本，第一電磁閥10可以選擇通徑較小的閥體?？蛇x地，所述節流閥11為閥芯開度可調的節流閥。在不同的實施例中，節流閥11與減壓閥12之間的管道管徑與長度不同，壓力填充的時間會不一致，因此節流閥11應優先選擇閥芯開度可調的節流閥，使得在不同的實施例中可以對填充時間進行調節。本技術的具體操作步驟如下開啟排空閥3，向管道通入惰性氣體，使管路中的空氣排盡。開始調試，關閉排空閥3、節流閥11、第一電磁閥10和第二電磁閥9，打開總閥5、接入閥4和壓力表接口閥8 ；待壓力變送器7顯示管路中的壓力變化不大時，保持第二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于燃料電池的氫源管路，其特征在于，所述氫源管路包括用于存儲氫氣的氫氣鋼瓶、總閥、供氫回路、排空閥、減壓閥和控制系統；其中，所述氫氣鋼瓶分別與總閥、排空閥連接，所述總閥用于調節管路中氫氣的流量，所述排空閥用于排除管路中的空氣；分別與減壓閥、總閥相連的供氫回路包括第一電磁閥、第二電磁閥和節流閥，所述第一電磁閥與所述節流閥串聯、并與所述第二電磁閥并聯，所述第一電磁閥、第二電磁閥均與控制系統連接，并由控制系統控制其開啟和關閉；所述減壓閥用于跟燃料電池的陽極入口相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋艷平，楊靜，張寶春，靳殷實，韓福江，
申請(專利權)人：航天新長征電動汽車技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：