一种氢燃料电池高效破冰系统

1.本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池高效破冰系统。

背景技术：

2.在遇到寒冷天气时，氢燃料电池内的氢气供应模块会产生冰冻无法启动的情况发生，而该情况的发生主要是由于氢气供应模块中的气水分离器和氢气循环泵发生冰冻所导致的，而结冰的原因是该两个结构与燃料电池堆出水口连接，使得结冰后的水对其造成阻挡。
3.现有技术中申请号：cn202110983641.3，发明名称：一种燃料电池氢气回路直接式冷启动破冰系统，公开了一种对气水分离器和氢气循环泵内部进行破冰的系统。但由于气水分离器内部储存有预存水，使得气水分离器结冰情况明显严重于氢气循环泵，使得破冰后，虽然设备能够启动，但由于气水分离器的预存水还处于结冰的状态，使得气水分离器和氢气循环泵有再次被冰冻的风险。因此，需要设置一种能够将气水分离器和氢气循环泵完全且快速破冰的装置，并且针对不同的环境温度，启动不同的破冰状态。

技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种氢燃料电池高效破冰系统，能够将气水分离器和氢气循环泵完全且快速破冰的装置，并且针对不同的环境温度，启动不同的破冰状态。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种氢燃料电池高效破冰系统，包括空气供应模块、氢气供应模块和燃料电池堆，氢气供应模块包括单向阀、气水分离器、开关阀五、氢气循环泵，空气供应模块包括空压机和开关阀一，空压机与开关阀一之间的管路上设置有三通管，三通管的一端通过管路与开关阀二连接，开关阀二通过气体导管一与开关阀四连接，气体导管一设置有气体导管三，单向阀、气水分离器、开关阀五和氢气循环泵通过气体导管四串联，气体导管三与气体导管四连接、连接处位于单向阀与气水分离器之间，开关阀四通过气体导管二与气体导管四连接、连接处位于气水分离器与开关阀五之间，且气水分离器与开关阀五之间的气体导管四上设置有气体导管五，气体导管五上设置有开关阀六；
6.当室外温度处于-零下度时，开关阀一、四、六关闭，开关阀二、五打开，使得空压机产生的热气能够从气水分离器的进气口进入、从出气口排出；
7.当室外温度处于零下-零下度时，开关阀一、五关闭，开关阀二、四打开，开发阀六进行循环开关，使得空压机产生的热气能够经过沿着气水分离器的进气口和出气口进入。
8.优选地，气体导管五的末端还设置有气体流速度感应器一，当需要对气水分离器的破冰效果进行检测时，开关阀一、四、五关闭，开关阀二、六打开，使得热气依次经过气体导管一、气体导管三、气体导管四和气体导管五，最终经过气体流速度感应器一。
9.优选地，气体导管四上设置有气体导管六，气体导管六上设置有开关阀九，气体导
管三上设置有开关阀十，当需要对预存水进行快速融化时，开关阀一、五、六、十关闭，开关阀二、四、九打开，热气将依次经过气体导管一、气体导管三、气体导管四和气体导管六。
10.优选地，气体导管六的末端还设置有气体流速感应器二。
11.优选地，气体导管一上设置有低温加热单元和用于感应气体导管一温度的温度传感器，温度传感器位于低温加热单元的出风口一侧，当温度传感器感应到气体导管一上的温度低于预设值时，将通过控制器控制低温加热单元启动。
12.优选地，低温加热单元包括加热盘管和用于对加热盘管加热的电加热器，加热盘管的两端连接于气体导管一，加热盘管的出风口一侧设置有开关阀三。
13.本发明的有益效果在于：该氢燃料电池高效破冰系统，通过实施例一中的两种线路切换，进而根据不同的环境温度做出对气水分离器不同情况的破冰，以加快对其的破冰效果。并且在实施例一的基础上进行延伸设计，可进一步加热对气水分离器的破冰效果。并且改变为实施例三中的状态，通过额外加热的方式，加快破冰效果。该系统在气水分离器破冰完成后，能够对氢气循环泵进行破冰处理。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为实施例一(线路一)的立体结构示意图。
16.图2为实施例一(线路二)的立体结构示意图。
17.图3为实施例二的立体结构示意图。
18.图4为气水分离器的立体结构示意图。
19.图5为实施例三的立体结构示意图。
20.附图标记说明：1-气体导管一；2-气体导管二；3-气体导管三；4-气体导管四；5-气体导管五；6-气体流速度感应器一；7-气体导管六；8-气体流速感应器二。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例一：本发明提供了一种氢燃料电池高效破冰系统，如图1-2所示，包括空气供应模块、氢气供应模块和燃料电池堆，氢气供应模块包括单向阀、气水分离器、开关阀五、氢气循环泵，空气供应模块包括空压机和开关阀一，空压机与开关阀一之间的管路上设置有三通管，三通管的一端通过管路与开关阀二连接，开关阀二通过气体导管一1与开关阀四连接，气体导管一1设置有气体导管三3，单向阀、气水分离器、开关阀五和氢气循环泵通过气体导管四4串联，气体导管三3与气体导管四4连接、连接处位于单向阀与气水分离器之间，开关阀四通过气体导管二2与气体导管四4连接、连接处位于气水分离器与开关阀五之
间，且气水分离器与开关阀五之间的气体导管四4上设置有气体导管五5，气体导管五5上设置有开关阀六；
23.如图1的线路一所示，当室外温度处于0-零下5度时，开关阀一、四、六关闭，开关阀二、五打开，使得空压机产生的热气能够从气水分离器的进气口进入、从出气口排出。热气经过气体导管一1、气体导管三3和气体导管四4，对气水分离器和氢气循环泵进行破冰处理。
24.如图2的线路二所示，当室外温度处于零下5-零下15度时，为了达到更好的破冰效果，开关阀一、五关闭，开关阀二、四打开，开发阀六进行循环开关，使得空压机产生的热气能够经过沿着气水分离器的进气口和出气口进入，通过开关阀六关闭，使得热气在气水分离器内进行挤压，即，热气能够沿着缝隙渗透到冰的内部，加快冰的融化，经过三秒的时间，开关阀六打开，使得气水分离器的气体通过内部压强快速排出。
25.如图1，气体导管五5的末端还设置有气体流速度感应器一6；
26.当需要对气水分离器的破冰效果进行检测时，开关阀一、四、五关闭，开关阀二、六打开，使得热气依次经过气体导管一1、气体导管三3、气体导管四4和气体导管五5，最终经过气体流速度感应器一6，通过气体流速度感应器一6对气体的流速进行检测，失去冰块的阻挡，经过的气体流速度感应器一6的流速在到达设定的预设值范围内，气体流速度感应器一6将把信号传送给控制器，控制器将控制线路二关闭、启动线路一，对氢气循环泵进行破冰。
27.实施例二：与实施例一不同之处在于，为了使得气水分离器内的预存水能够被快速融化，如图3所示，气体导管四4上设置有气体导管六7，气体导管六7上设置有开关阀九，气体导管三3上设置有开关阀十；
28.当需要对预存水进行快速融化时，如图4可以看出，气水分离器的出气口正对水面，因此为了更快的融化预存水，可以通过只沿着出气口吹入大量热气，进而加快预存水的融化，为此，在使用时，开关阀一、五、六、十关闭，开关阀二、四、九打开，热气将依次经过气体导管一1、气体导管三3、气体导管四4和气体导管六7，即、更快的融化预存水。气水分离器的底部可设置有温度传感器，在温度传感器感应到温度达到预设值时，即，预存水融化完成，温度传感器将把信号传送给控制器，控制器控制切换至线路一或者线路二。
29.如图3所示，气体导管六7的末端还设置有气体流速感应器二8。在对预存融水化完成后，若是气体流速感应器二8感应到排出的气体的流速达到预设值时，将切换至线路一。反之，未达到预设值，将切换线路到线路二。
30.实施例三：与实施例一不同之处在于，为了加大热风的温度，使得该装置在寒冷天气能够达到更好的破冰效果，为此，如图5所示，气体导管一1上设置有低温加热单元和用于感应气体导管一1温度的温度传感器，温度传感器位于低温加热单元的出风口一侧；
31.当温度传感器感应到气体导管一1上的温度低于预设值时，将通过控制器控制低温加热单元启动，进而实现对空压机排出的热风进行加热。
32.如图5所示，低温加热单元包括加热盘管和用于对加热盘管加热的电加热器，除了采用电加热的方式，还可以采用火焰加热，处于安全的角度考虑，一般优选的是电加热，加热盘管的两端连接于气体导管一1，加热盘管的出风口一侧设置有开关阀三，而开关阀三的主要作用是在燃料电池进行工作时，防止氢气回流，进入到加热盘管时。
33.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种氢燃料电池高效破冰系统，包括空气供应模块、氢气供应模块和燃料电池堆，氢气供应模块包括单向阀、气水分离器、开关阀五、氢气循环泵，空气供应模块包括空压机和开关阀一，其特征在于，空压机与开关阀一之间的管路上设置有三通管，三通管的一端通过管路与开关阀二连接，开关阀二通过气体导管一(1)与开关阀四连接，气体导管一(1)设置有气体导管三(3)，单向阀、气水分离器、开关阀五和氢气循环泵通过气体导管四(4)串联，气体导管三(3)与气体导管四(4)连接、连接处位于单向阀与气水分离器之间，开关阀四通过气体导管二(2)与气体导管四(4)连接、连接处位于气水分离器与开关阀五之间，且气水分离器与开关阀五之间的气体导管四(4)上设置有气体导管五(5)，气体导管五(5)上设置有开关阀六；当室外温度处于0-零下5度时，开关阀一、四、六关闭，开关阀二、五打开，使得空压机产生的热气能够从气水分离器的进气口进入、从出气口排出。当室外温度处于零下5-零下15度时，开关阀一、五关闭，开关阀二、四打开，开发阀六进行循环开关，使得空压机产生的热气能够经过沿着气水分离器的进气口和出气口进入。2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池高效破冰系统，其特征在于，气体导管五(5)的末端还设置有气体流速度感应器一(6)；当需要对气水分离器的破冰效果进行检测时，开关阀一、四、五关闭，开关阀二、六打开，使得热气依次经过气体导管一(1)、气体导管三(3)、气体导管四(4)和气体导管五(5)，最终经过气体流速度感应器一(6)。3.如权利要求2所述的一种氢燃料电池高效破冰系统，其特征在于，气体导管四(4)上设置有气体导管六(7)，气体导管六(7)上设置有开关阀九，气体导管三(3)上设置有开关阀十；当需要对预存水进行快速融化时，开关阀一、五、六、十关闭，开关阀二、四、九打开，热气将依次经过气体导管一(1)、气体导管三(3)、气体导管四(4)和气体导管六(7)。4.如权利要求3所述的一种氢燃料电池高效破冰系统，其特征在于，气体导管六(7)的末端还设置有气体流速感应器二(8)。5.如权利要求2所述的一种氢燃料电池高效破冰系统，其特征在于，气体导管一(1)上设置有低温加热单元和用于感应气体导管一(1)温度的温度传感器，温度传感器位于低温加热单元的出风口一侧；当温度传感器感应到气体导管一(1)上的温度低于预设值时，将通过控制器控制低温加热单元启动。6.如权利要求5所述的一种氢燃料电池高效破冰系统，其特征在于，如图5所示，低温加热单元包括加热盘管和用于对加热盘管加热的电加热器，加热盘管的两端连接于气体导管一(1)，加热盘管的出风口一侧设置有开关阀三。

技术总结

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池高效破冰系统，三通管的一端通过管路与开关阀二连接，开关阀二通过气体导管一与开关阀四连接，气体导管一设置有气体导管三，气体导管三与气体导管四连接、连接处位于单向阀与气水分离器之间，开关阀四通过气体导管二与气体导管四连接，该氢燃料电池高效破冰系统，通过实施例一中的两种线路切换，进而根据不同的环境温度做出对气水分离器不同情况的破冰，以加快对其的破冰效果。并且在实施例一的基础上进行延伸设计，可进一步加热对气水分离器的破冰效果。并且改变为实施例三中的状态，通过额外加热的方式，加快破冰效果。该系统在气水分离器破冰完成后，能够对氢气循环泵进行破冰处理。行破冰处理。行破冰处理。