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君子忧道不忧贫。——孔丘

燃料电池车载氢气供给系统概述

摘要：车载氢气供给系统是氢燃料电池车的关键分系统之一。本

文介绍了车载氢气供给系统的工作原理和流程，分析了整个系统改进

的四个方向即密封技术、气体调压稳压、管道洁净处理及提高氢气利

用率；最后总结了车载氢气供给系统中影响这四个方向的关键元部件

的选择。

0引言车载氢气供给系统是氢燃料电池车的关键分系统之一，用

于储存氢气，并在车辆行驶过程中向电堆（即化学能转化为电能部件）

提供满足压力、流量需求的氢气。车载氢气供给系统燃料源国外一般

采用70MPa或35MPa高压气罐存储，国内由于安监法规限制采用

35MPa，气体反应模块电堆则需要稳定的低压气。氢气属于易燃易爆

且小分子易泄漏气体，因而在整个调压输送过程密封是很重要的环节。

同时，电堆对于氢气流量的稳定输送以及快速响应流量需求变化有较

高要求，而且供给系统中循环换系统的设计可以有效的改善氢燃料利

用效率，因而氢气供给系统的设计对燃料电池具有重要意义。1氢气

供给系统设计要求1.1安全可靠性原则氢气属于易燃易爆气体，且储

氢压力较高。为了确保系统的安全可靠，会采取如下措施：1）在储

能装置设置超温保护装置，确保过温情况下可靠泄放；2）系统配置的

各管路连接接头、各类阀门必须采用可靠的密封结构设计方案，确保

系统密封可靠；3）在系统容积上方设置氢浓度报警装置，在管路存在

断裂可能的情况下，设置过流保护装置；4）确保设计中不出现氢气环

境中有电火花的存在，确保氢电隔离；5）对阀门进行充分的试验考核，

确保对环境工况具有合格的承受能力；6）系统的结构布局、结构安

装等设计，应确保其能够承受用户的各种动力学环境。

1.2维修性原则主要零部件容易更换，管路可多次重复拆装，结

构设计预留一定的维修空间，维修过程尽可能避免氢气大量排

放。1.3低成本原则采用集成化、模块化的设计方案，大幅简化系统

结构，降低系统成本，满足未来大批量生产需求以扩大氢燃料电池在

汽车领域的推广应用。2氢气供给系统组成2.1氢气供给系统工作原

君子忧道不忧贫。——孔丘

理氢气供给系统由瓶口阀、过流阀、过滤器、减压阀、泄压阀、截止

阀、气水分离器、氢气循环泵及管路和接头组成，根据系统需求不同

还配有单向阀、阻火器和喷射器等。如图1所示为车用氢气供给系统

流程图，氢气由高压储氢瓶释出，经瓶口阀检测温度压力，过流阀检

测流量，确认这些气体参数是否在设计允许范围内，否则启动温度紧

急泄控装置或过流泄压装置。之后，高压过滤器净化气体，拦截杂质

使其不至于污染电堆。根据减压阀性能及瓶口压力的不同设计一级或

二级减压，调节氢气压力，为电堆前最后一级减压稳压装置提供足够

流量合适压力的氢气。阀后设置了过压泄压阀以防止减压阀失效导致

高压气体损坏阀后器件，手动排放阀则为了实验结束在电堆前有泄放

管内残余气体的出口。在电堆前设置最后一级减压稳压装置，一般选

择稳压效果好的减压阀或者喷射器。在保证氢气路出口氢气浓度足够

的前提下，为了提高氢气利用率，氢气尾排经历了直排、脉冲排等阶

段，最终选择设计氢气循环系统，将尾排氢气经分水器分水后打回入

口循环利用，循环动力部件可选择氢气循环泵或引射泵。整个系统中

还有截止阀和电磁阀控制气路的开断。2.2氢气供给系统发展氢气供

给系统主要性能在如下四个方面：1）管路接口处的高压静密封及阀

门密封：它的重点在于管