專利名稱：一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及燃料電池系統(tǒng)中的氫氣回流輸送設(shè)備。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池在發(fā)電的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生熱和水，水有液態(tài)水和氣態(tài)水兩種 形式，在電池里液態(tài)水聚集過(guò)多，就會(huì)使電池雙極板中細(xì)小的氣體通道堵塞，所以必須使氣 體流通，帶走電池里液態(tài)水。在電池的陽(yáng)極，如果加大氣體流通，帶走液態(tài)水，就必須排放部 分氫氣(間歇排放氫氣帶走液態(tài)水的效果更好)，這就使氫氣利用率降低，也會(huì)使陽(yáng)極內(nèi)的 氫氣相對(duì)濕度降低，影響電池性能?，F(xiàn)有技術(shù)中是將電池排放的帶有氣態(tài)水的氫氣，用氫氣 回流泵再重新引入電池，也就是氫氣回流?，F(xiàn)有技術(shù)使用的氫氣回流泵有下列幾種，并都存 在不足 1、隔膜泵，不足在于噪音大，流量小，需要用電，不防爆。
2、噴射泵，不足在于工作范圍窄，不穩(wěn)定，不適用于低壓電池系統(tǒng)。
3、離心泵，不足在于壓力極低(因?yàn)闅涿芏茸钚?轉(zhuǎn)速高，體積大，有泄漏，不防
爆，不能輸送含水的氫氣，需要用電。

發(fā)明內(nèi)容為克服上述氫氣回流泵存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種把高壓氫氣 的高壓能量轉(zhuǎn)換成輸送回流氫氣的輸送裝置，用于燃料電池系統(tǒng)中的氫氣回流輸送，尤其 適用于以燃料電池為動(dòng)力的汽車的燃料電池系統(tǒng)的氫氣回流。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，包括汽 缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器，其特征在于所述汽缸包括缸體、活 塞和復(fù)位彈簧，活塞裝于缸體內(nèi)，復(fù)位彈簧裝在缸體內(nèi)活塞的一側(cè)與缸體之間，活塞兩側(cè)的 缸體上分別安裝有位置傳感器一和位置傳感器二，活塞兩側(cè)的缸體上分別開(kāi)有氫氣入口和 氫氣出口 ；所述緩沖罐上開(kāi)有氫氣入口、氫氣出口和兩個(gè)與汽缸連接的口 ；所述電磁閥分 別是氫入電磁閥和氫出電磁閥，所述單向閥分別是氫入單向閥和氫出單向閥；所述緩沖罐 的氫氣出口經(jīng)分水器與燃料電池的氫氣入口連接，緩沖罐的氫氣入口經(jīng)減壓器與高壓氫氣 源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥與汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一 側(cè)的缸體上的氫氣入口連接，汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出電 磁閥與緩沖罐上的兩個(gè)與汽缸連接的口的一個(gè)連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體 上的氫氣入口經(jīng)氫入單向閥與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的 缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出單向閥與緩沖罐上的兩個(gè)與汽缸連接的口的另一個(gè)連接，汽缸的 缸體上的位置傳感器一和位置傳感器二與氫入電磁閥和氫出電磁閥用信號(hào)線連接。 本實(shí)用新型所述一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，其特征在于所述燃料電池 用活塞式氫氣輸送裝置的汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器是用耐腐 蝕材料制作。[0009] 本實(shí)用新型的燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置的工作原理是高壓氫氣分兩路， 一路經(jīng)減壓器減至燃料電池的工作壓力后，進(jìn)入緩沖罐經(jīng)分水器進(jìn)入燃料電池進(jìn)行反應(yīng)； 另一路高壓氫氣經(jīng)氫入電磁閥進(jìn)入缸體推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，壓縮燃料電池氫尾排進(jìn)入缸體內(nèi)活 塞另一側(cè)的低壓含水氫氣，這時(shí)氫入單向閥關(guān)閉、氫出單向閥打開(kāi)，被壓縮的低壓氫氣經(jīng)打 開(kāi)的氫出單向閥進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)分水器分出液態(tài)水后，重新進(jìn)入燃料電池進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)活塞 運(yùn)動(dòng)至碰到位置傳感器二時(shí)，氫入電磁閥關(guān)閉，同時(shí)氫出電磁閥打開(kāi)，復(fù)位彈簧推動(dòng)活塞反 向運(yùn)動(dòng)，壓縮缸體另一側(cè)的氫氣，經(jīng)打開(kāi)的氫出電磁閥進(jìn)入緩沖罐，同時(shí)氫入單向閥打開(kāi)、 氫出單向閥關(guān)閉。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)碰到另一側(cè)位置傳感器一時(shí)，氫入電磁閥打開(kāi)，同時(shí)氫出電磁 閥關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)壓縮循環(huán)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為1、節(jié)約電能，利用高壓氫氣的能量，推動(dòng)缸體中的活塞往復(fù)
運(yùn)動(dòng)，壓縮燃料電池排出的低壓氫氣，從而達(dá)到氫氣回流輸送的目的。 2、壓縮的氫氣的過(guò)程是在密閉的汽缸中進(jìn)行，無(wú)泄漏，防爆效果好。 3、進(jìn)入燃料電池的氫氣經(jīng)過(guò)減壓器、緩沖罐的作用，減少了壓力波動(dòng)對(duì)燃料電池
的不良影響。
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，噪音小，無(wú)油，不腐蝕。
本實(shí)用新型有附圖1幅，是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖中1、緩沖罐，2、減壓器，3、氫出電磁閥，4、缸體，5、活塞，6、氫入電磁閥，7、位 置傳感器一，8、活塞環(huán)，9、位置傳感器二，10、氫入單向閥，11、復(fù)位彈簧，12、燃料電池，13、 氫出單向閥，14、分水器，15、緩沖罐上的與汽缸連接的口 a， 16、緩沖罐的氫氣入口 ， 17、汽缸 缸體上的氫氣出口 a，18、汽缸缸體上的氫氣入口 a，19、汽缸缸體上的氫氣入口 b，20、汽缸 缸體上的氫氣出口 b，21、緩沖罐上的與汽缸連接的口 b，22、緩沖罐的氫氣出口，23、燃料電 池氫氣入口。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 汽缸由缸體4、活塞5和復(fù)位彈簧11組成，活塞5裝于缸體4內(nèi)，復(fù)位彈簧11裝在 缸體內(nèi)活塞的一側(cè)與缸體之間，活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳感器一 7和位置傳感 器二9，活塞兩側(cè)的缸體上分別開(kāi)有氫氣入口 18、19和氫氣出口 17、20;緩沖罐1上開(kāi)有氫 氣入口 16、氫氣出口22和兩個(gè)與汽缸連接的口 15、21 ;緩沖罐的氫氣出口 (22)經(jīng)分水器14 與燃料電池12的氫氣入口 23連接，緩沖罐的氫氣入口 16經(jīng)減壓器2與高壓氫氣源的一路 管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥6與汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸 體上的氫氣入口 al8連接，汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口 al7經(jīng)氫出 電磁閥3與緩沖罐上的與汽缸連接的口 al5連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上 的氫氣入口 b19經(jīng)氫入單向閥10與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一 側(cè)的缸體上的氫氣出口 b20經(jīng)氫出單向閥13與緩沖罐上的與汽缸連接的口 b21連接，汽缸 的缸體上的位置傳感器一 7和位置傳感器二 9與氫入電磁閥6和氫出電磁閥3用信號(hào)線連 接。裝置的汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器是用耐腐蝕材料制作。[0018] 實(shí)施例的工作原理如下2MPa 3MPa的高壓氫氣分兩路， 一路經(jīng)減壓器2減至燃 料電池的工作壓力后，進(jìn)入緩沖罐1經(jīng)分水器14進(jìn)入燃料電池12進(jìn)行反應(yīng)。另一路高壓 氫氣經(jīng)氫入電磁閥6進(jìn)入缸體4推動(dòng)活塞5運(yùn)動(dòng)，壓縮燃料電池排出在缸體4內(nèi)的低壓含 水氫氣，這時(shí)氫入單向閥10關(guān)閉、氫出單向閥13打開(kāi)，被壓縮的低壓氫氣經(jīng)打開(kāi)的氫出單 向閥13進(jìn)入緩沖罐l，經(jīng)分水器14分出液態(tài)水后，重新進(jìn)入燃料電池12進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)活塞 5運(yùn)動(dòng)碰到位置傳感器二 9時(shí)，氫入電磁閥6關(guān)閉，同時(shí)氫出電磁閥3打開(kāi)，復(fù)位彈簧11推 動(dòng)活塞5，壓縮缸體4另一側(cè)的氫氣，經(jīng)打開(kāi)的氫出電磁閥3進(jìn)入緩沖罐1，同時(shí)氫入單向閥 10打開(kāi)、氫出單向閥13關(guān)閉。當(dāng)活塞5運(yùn)動(dòng)碰到另一側(cè)位置傳感器一 7時(shí)，氫入電磁閥6 打開(kāi)，同時(shí)氫出電磁閥3關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)壓縮循環(huán)。
權(quán)利要求一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，包括汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器，其特征在于所述汽缸包括缸體(4)、活塞(5)和復(fù)位彈簧(11)，活塞(5)裝于缸體(4)內(nèi)，復(fù)位彈簧(11)裝在缸體內(nèi)活塞的一側(cè)與缸體之間，活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳感器一(7)和位置傳感器二(9)，活塞兩側(cè)的缸體上分別開(kāi)有氫氣入口(18、19)和氫氣出口(17、20)；所述緩沖罐(1)上開(kāi)有氫氣入口(16)、氫氣出口(22)和兩個(gè)與汽缸連接的口(15、21)；所述電磁閥分別是氫入電磁閥(6)和氫出電磁閥(3)，所述單向閥分別是氫入單向閥(10)和氫出單向閥(13)；所述緩沖罐的氫氣出口(22)經(jīng)分水器(14)與燃料電池(12)的氫氣入口(23)連接，緩沖罐的氫氣入口(16)經(jīng)減壓器(2)與高壓氫氣源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥(6)與汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣入口a(18)連接，汽缸的活塞不裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口a(17)經(jīng)氫出電磁閥(3)與緩沖罐上的與汽缸連接的口a(15)連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣入口b(19)經(jīng)氫入單向閥(10)與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復(fù)位彈簧一側(cè)的缸體上的氫氣出口b(20)經(jīng)氫出單向閥(13)與緩沖罐上的與汽缸連接的口b(21)連接，汽缸的缸體上的位置傳感器一(7)和位置傳感器二(9)與氫入電磁閥(6)和氫出電磁閥(3)用信號(hào)線連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，其特征在于所述燃料電 池用活塞式氫氣輸送裝置的汽缸、緩沖罐、減壓器、分水器、電磁閥、單向閥和傳感器是用耐 腐蝕材料制作。
專利摘要一種燃料電池用活塞式氫氣輸送裝置，汽缸的活塞兩側(cè)的缸體上分別安裝有位置傳感器并分別開(kāi)有氫氣入口和氫氣出口；緩沖罐的氫氣出口經(jīng)分水器與燃料電池的氫氣入口連接，緩沖罐的氫氣入口與高壓氫氣源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經(jīng)氫入電磁閥與汽缸一側(cè)的氫氣入口連接，同側(cè)缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出電磁閥與緩沖罐連接，汽缸活塞另一側(cè)缸體上的氫氣入口經(jīng)氫入單向閥與燃料電池的氫尾排口連接，同側(cè)缸體上的氫氣出口經(jīng)氫出單向閥與緩沖罐連接，位置傳感器與電磁閥用信號(hào)線連接。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)為節(jié)電，利用高壓氫氣的能量使尾排氫氣回流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，噪音小，無(wú)油不腐蝕，安全可靠。
文檔編號(hào)H01M8/04GK201490271SQ20092020303
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者孫基文, 甘全全, 馬世闖 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司