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
技術領域：
本實用新型涉及燃料電池領域，尤其涉及燃料電池系統中的氫氣回流輸送設備。
背景技術：
質子交換膜燃料電池在發電的同時，也會產生熱和水，水有液態水和氣態水兩種 形式，在電池里液態水聚集過多，就會使電池雙極板中細小的氣體通道堵塞，所以必須使氣 體流通，帶走電池里液態水。在電池的陽極，如果加大氣體流通，帶走液態水，就必須排放部 分氫氣(間歇排放氫氣帶走液態水的效果更好)，這就使氫氣利用率降低，也會使陽極內的 氫氣相對濕度降低，影響電池性能。現有技術中是將電池排放的帶有氣態水的氫氣，用氫氣 回流泵再重新引入電池，也就是氫氣回流。現有技術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，不穩定，不適用于低壓電池系統。
3、離心泵，不足在于壓力極低(因為氫密度最小)轉速高，體積大，有泄漏，不防
爆，不能輸送含水的氫氣，需要用電。
發明內容為克服上述氫氣回流泵存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種把高壓氫氣 的高壓能量轉換成輸送回流氫氣的輸送裝置，用于燃料電池系統中的氫氣回流輸送，尤其 適用于以燃料電池為動力的汽車的燃料電池系統的氫氣回流。 本實用新型所采用的技術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 塞和復位彈簧，活塞裝于缸體內，復位彈簧裝在缸體內活塞的一側與缸體之間，活塞兩側的 缸體上分別安裝有位置傳感器一和位置傳感器二，活塞兩側的缸體上分別開有氫氣入口和 氫氣出口 ；所述緩沖罐上開有氫氣入口、氫氣出口和兩個與汽缸連接的口 ；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 的氫氣出口經分水器與燃料電池的氫氣入口連接，緩沖罐的氫氣入口經減壓器與高壓氫氣 源的一路管線連接，高壓氫氣源的另一路管線經氫入電磁閥與汽缸的活塞不裝復位彈簧一 側的缸體上的氫氣入口連接，汽缸的活塞不裝復位彈簧一側的缸體上的氫氣出口經氫出電 磁閥與緩沖罐上的兩個與汽缸連接的口的一個連接，汽缸的活塞安裝復位彈簧一側的缸體 上的氫氣入口經氫入單向閥與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復位彈簧一側的 缸體上的氫氣出口經氫出單向閥與緩沖罐上的兩個與汽缸連接的口的另一個連接，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線連接。 本實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， 一路經減壓器減至燃料電池的工作壓力后，進入緩沖罐經分水器進入燃料電池進行反應； 另一路高壓氫氣經氫入電磁閥進入缸體推動活塞運動，壓縮燃料電池氫尾排進入缸體內活 塞另一側的低壓含水氫氣，這時氫入單向閥關閉、氫出單向閥打開，被壓縮的低壓氫氣經打 開的氫出單向閥進入緩沖罐，經分水器分出液態水后，重新進入燃料電池進行反應。當活塞 運動至碰到位置傳感器二時，氫入電磁閥關閉，同時氫出電磁閥打開，復位彈簧推動活塞反 向運動，壓縮缸體另一側的氫氣，經打開的氫出電磁閥進入緩沖罐，同時氫入單向閥打開、 氫出單向閥關閉。當活塞運動碰到另一側位置傳感器一時，氫入電磁閥打開，同時氫出電磁 閥關閉，進入下一個壓縮循環。
本實用新型的優點為1、節約電能，利用高壓氫氣的能量，推動缸體中的活塞往復
運動，壓縮燃料電池排出的低壓氫氣，從而達到氫氣回流輸送的目的。 2、壓縮的氫氣的過程是在密閉的汽缸中進行，無泄漏，防爆效果好。 3、進入燃料電池的氫氣經過減壓器、緩沖罐的作用，減少了壓力波動對燃料電池
的不良影響。
4、結構簡單，制作容易，噪音小，無油，不腐蝕。
本實用新型有附圖1幅，是本實用新型的結構示意圖。 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，9、位置傳感器二，10、氫入單向閥，11、復位彈簧，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。
具體實施方式下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。 汽缸由缸體4、活塞5和復位彈簧11組成，活塞5裝于缸體4內，復位彈簧11裝在 缸體內活塞的一側與缸體之間，活塞兩側的缸體上分別安裝有位置傳感器一 7和位置傳感 器二9，活塞兩側的缸體上分別開有氫氣入口 18、19和氫氣出口 17、20;緩沖罐1上開有氫 氣入口 16、氫氣出口22和兩個與汽缸連接的口 15、21 ;緩沖罐的氫氣出口 (22)經分水器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氫入電磁閥6與汽缸的活塞不裝復位彈簧一側的缸 體上的氫氣入口 al8連接，汽缸的活塞不裝復位彈簧一側的缸體上的氫氣出口 al7經氫出 電磁閥3與緩沖罐上的與汽缸連接的口 al5連接，汽缸的活塞安裝復位彈簧一側的缸體上 的氫氣入口 b19經氫入單向閥10與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復位彈簧一 側的缸體上的氫氣出口 b20經氫出單向閥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] 實施例的工作原理如下2MPa 3MPa的高壓氫氣分兩路， 一路經減壓器2減至燃 料電池的工作壓力后，進入緩沖罐1經分水器14進入燃料電池12進行反應。另一路高壓 氫氣經氫入電磁閥6進入缸體4推動活塞5運動，壓縮燃料電池排出在缸體4內的低壓含 水氫氣，這時氫入單向閥10關閉、氫出單向閥13打開，被壓縮的低壓氫氣經打開的氫出單 向閥13進入緩沖罐l，經分水器14分出液態水后，重新進入燃料電池12進行反應。當活塞 5運動碰到位置傳感器二 9時，氫入電磁閥6關閉，同時氫出電磁閥3打開，復位彈簧11推 動活塞5，壓縮缸體4另一側的氫氣，經打開的氫出電磁閥3進入緩沖罐1，同時氫入單向閥 10打開、氫出單向閥13關閉。當活塞5運動碰到另一側位置傳感器一 7時，氫入電磁閥6 打開，同時氫出電磁閥3關閉，進入下一個壓縮循環。
權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)和復位彈簧(11)，活塞(5)裝于缸體(4)內，復位彈簧(11)裝在缸體內活塞的一側與缸體之間，活塞兩側的缸體上分別安裝有位置傳感器一(7)和位置傳感器二(9)，活塞兩側的缸體上分別開有氫氣入口(18、19)和氫氣出口(17、20)；所述緩沖罐(1)上開有氫氣入口(16)、氫氣出口(22)和兩個與汽缸連接的口(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氫入電磁閥(6)與汽缸的活塞不裝復位彈簧一側的缸體上的氫氣入口a(18)連接，汽缸的活塞不裝復位彈簧一側的缸體上的氫氣出口a(17)經氫出電磁閥(3)與緩沖罐上的與汽缸連接的口a(15)連接，汽缸的活塞安裝復位彈簧一側的缸體上的氫氣入口b(19)經氫入單向閥(10)與燃料電池的氫尾排口連接，汽缸的活塞安裝復位彈簧一側的缸體上的氫氣出口b(20)經氫出單向閥(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)用信號線連接。
2. 根據權利要求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，汽缸的活塞兩側的缸體上分別安裝有位置傳感器并分別開有氫氣入口和氫氣出口；緩沖罐的氫氣出口經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氫入電磁閥與汽缸一側的氫氣入口連接，同側缸體上的氫氣出口經氫出電磁閥與緩沖罐連接，汽缸活塞另一側缸體上的氫氣入口經氫入單向閥與燃料電池的氫尾排口連接，同側缸體上的氫氣出口經氫出單向閥與緩沖罐連接，位置傳感器與電磁閥用信號線連接。本實用新型優點為節電，利用高壓氫氣的能量使尾排氫氣回流，結構簡單，制作容易，噪音小，無油不腐蝕，安全可靠。
文檔編號H01M8/04GK201490271SQ20092020303
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月2日 優先權日2009年9月2日
發明者孫基文, 甘全全, 馬世闖 申請人:新源動力股份有限公司