一种燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种燃料电池系统，包括控制器，电堆和空压机，电堆连接有氢气管道和空气管道，空压机通过空气管道连接电堆，且在空气管道上设置有第一阀门和增湿器；所述增湿器和第一阀门并设有旁路管道，在旁路管道上设置有第二阀门，所述控制器连接空压机、第一阀门和第二阀门的控制部分。本实用新型专利技术所提供的技术方案，在燃料电池关机后的吹扫过程中采用旁路管道将增湿器旁路，用于吹扫的空气不经过增湿器的增湿作用，因此用于吹扫的空气湿度相对较低，能够解决燃料电池关机后进行吹扫时吹扫效果差的问题。

A fuel cell system

The utility model provides a fuel cell system, which comprises a controller, a stack and an air compressor. The stack is connected with a hydrogen gas pipeline and an air pipeline. The air compressor is connected with the stack through an air pipeline, and a first valve and humidifier are arranged in the air pipeline. The humidifier and the first valve are also provided with a bypass pipeline, and the bypass pipeline is arranged in the air pipeline. A second valve is arranged on the road, and the controller is connected with the control part of the air compressor, the first valve and the second valve. The technical scheme provided by the utility model adopts a bypass pipeline to bypass the humidifier in the purging process after the shutdown of the fuel cell, and the air used for purging does not pass the humidifying effect of the humidifier, so the air humidity used for purging is relatively low, which can solve the problem of poor purging effect after the shutdown of the fuel cell. Question.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统
本技术属于燃料电池停机吹扫控制
，具体涉及一种燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池是一种将燃料的化学能通过电极反应直接转换成电能的设备，这种设备在将燃料的化学能转换成为电能的过程不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，转换效率高达60％-70％，对燃料的实际使用效率是普通内燃机的2倍左右。另外，燃料电池还具有燃料多样化、排气无污染、噪音低、可靠性及维修性好等优点。因此，燃料电池的研究工作不仅为解决环境问题提供了新思路，而且还为解决日益严重的能源危机问题提供了新的途径。质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种，与一般的燃料电池相比，具有效率高、结构紧凑、重量轻、比功率大、无腐蚀性、工作温度低、不受二氧化碳影响、燃料来源比较广泛等优点，特别适合作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。质子交换膜燃料电池最大的优势在于对工作环境的温度要求不高，其最佳工作温度是70℃-80℃，但在室温下也可以正常工作，所以特别适合用作交通车辆的电源。正因为如此，质子交换膜燃料电池最有希望替代传统内燃机而成为汽车动力源。质子交换膜燃料电池设置有氢气管道和空气管道，通过氢气管道向电堆通入氢气，通过空气管道向电堆通入空气，氢气和空气中的氧气在电堆反应产生电能，并生成副产物水，在质子交换膜燃料电池反应的过程中生成的水会随尾排气体一起排出燃料电池，但是燃料电池停机时就不能够再对燃料电池进行吹扫。而如果在燃料电池停机时不吹扫产生的水就会在燃料电池内部堆积，导致燃料电池衰减和影响燃料电池下次不能顺利启动。目前解决上述问题常用的方法，是在燃料电池停机时通过空气管道向燃料电池再持续通入一段时间的空气，将燃料电池的水分吹扫干净；但是为了保证燃料电池电堆的反应效率，在空气管道上通常都设置有增湿器，对进入电堆的空气加湿。但是在燃料电池关机吹扫过程中，如果空气经过加湿器，会降低对燃料电池吹扫的工作效率。
技术实现思路
本技术提供一种燃料电池系统，用于解决现有技术中在对燃料电池关机后进行吹扫时吹扫效率低问题。为实现上述目的，本技术提供的技术方案是：方案1：一种燃料电池系统，包括控制器，电堆和空压机，电堆连接有氢气管道和空气管道，空压机通过空气管道连接电堆，且在空气管道上设置有第一阀门和增湿器；所述增湿器和第一阀门并设有旁路管道，在旁路管道上设置有第二阀门，所述控制器连接空压机、第一阀门和第二阀门的控制部分。本技术所提供的技术方案，在燃料电池关机后的吹扫过程中采用旁路管道将增湿器旁路，用于吹扫的空气不经过增湿器的增湿作用，因此用于吹扫的空气湿度相对较低，能够解决燃料电池关机后进行吹扫时吹扫效果差的问题。方案2：在方案1的基础上，所述控制器还连接有温度传感器，温度传感器用于检测燃料电池周围环境的温度。方案3：在方案1或2的基础上，通过标定试验，所述空压机的出气管路上设置有中冷器。方案4：在方案1或2的基础上，所述控制器连接有内阻检测装置，内阻检测装置设置在电堆处，用于检测电堆的内阻值。方案5：在方案1的基础上，所述第一阀门和第二阀门均为电磁蝶阀。附图说明图1为实施例中燃料电池系统的结构原理图；图2为实施例中燃料电池系统关机吹扫过程的流程图。具体实施方式本技术提供一种燃料电池系统，用于解决现有技术中在对燃料电池关机后进行吹扫时吹扫效率低问题。为实现上述目的，本技术提供的技术方案是：一种燃料电池系统，包括控制器，电堆和空压机，电堆连接有氢气管道和空气管道，空压机通过空气管道连接电堆，且在空气管道上设置有第一阀门和增湿器；所述增湿器和第一阀门并设有旁路管道，在旁路管道上设置有第二阀门，所述控制器连接空压机、第一阀门和第二阀门的控制部分。下面结合具体实施方式对本技术的技术方案作进一步说明。本实施例提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统为质子交换膜燃料电池系统，采用氢气和氧气作为反应物，反应后产生电能，并生成副产物水。本实施例所提供的燃料电池系统，其结构原理如图1所示，包括控制器10和电堆7，电堆7设置有用于通入氢气的氢气管道，用于通入空气的进气管道和用于排放反应后空气的出气管道，在进气管道上设置有空压机1、中冷器2和第一电磁蝶阀3，在出气管道上设置有背压阀6；还包括增湿器5，增湿器5的一部分设置在进气管道上，另一部分设置在出气管道上。进气管道中的第一电磁蝶阀3和增湿器5并设有旁路管道，在旁路管道上设置有第二电磁蝶阀4。控制器10连接空压机1、第一电磁蝶阀3、第二电磁蝶阀4和背压阀6的控制部分。燃料电池的电堆部分还设置有内阻检测装置，内阻检测装置8用于检测燃料电池电堆的内阻，并在燃料电池进行关机吹扫时，根据燃料电池电堆的内阻对第一电磁蝶阀3和第二电磁蝶阀4进行控制，控制的流程如图2所示，具体方法为：当燃料电池进行关机吹扫时，首先控制第二电磁蝶阀4打开，然后控制第一电磁蝶阀3关闭，同时控制背压阀6打开，控制空压机1进入吹扫模式；此时空压机1将空气通过旁路管道向燃料电池电堆7吹风，对燃料电池进行吹扫；在吹扫过程中，控制器10通过内阻检测装置8实时检测燃料电池电堆7的内阻Rw；如果燃料电池电堆7的内阻Rw大于第一设定内阻值R1且小于第二设定内阻值R2，则控制空压机1的转速为第一转速值n1；如果燃料电池电堆7的内阻Rw大于第二设定内阻值R2，则控制空压机1的转速为第二转速值n2；其中第一转速值n1小于第二转速值n2，第一内阻值R1小于第二内阻值R2；如果燃料电池电堆7的内阻Rw小于第一设定内阻值R1，则停止吹扫，并控制空压机1关机，第二电磁蝶阀4和背压阀6关闭。本实施例中，控制器10还连接有温度传感器9，温度传感器9用于检测燃料电池的工作环境温度。第一设定内阻值R1，第二设定内阻值R2，第一转速值n1和第二转速值n2通过在各环境温度下的试验标定得到，方法为：首先对燃料电池进行标定试验，得到燃料电池在各环境温度下的第一设定内阻值R1，第二设定内阻值R2，第一转速值n1和第二转速值n2；然后在燃料电池的关机吹扫过程中，控制器10根据温度传感器9检测到的温度值，确定当前环境温度下的第一设定内阻值R1，第二设定内阻值R2，第一转速值n1和第二转速值n2。本实施例中，为了防止第一电磁蝶阀3和第二电磁蝶阀4阀门同时关闭导致空压机泵出的吹扫气体没有流向而导致故障，控制第二电磁蝶阀4打开后再控制第一电磁蝶阀3关闭。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，包括控制器，电堆和空压机，电堆连接有氢气管道和空气管道，空压机通过空气管道连接电堆，且在空气管道上设置有第一阀门和增湿器；其特征在于，所述增湿器和第一阀门并设有旁路管道，在旁路管道上设置有第二阀门，所述控制器连接空压机、第一阀门和第二阀门的控制部分。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括控制器，电堆和空压机，电堆连接有氢气管道和空气管道，空压机通过空气管道连接电堆，且在空气管道上设置有第一阀门和增湿器；其特征在于，所述增湿器和第一阀门并设有旁路管道，在旁路管道上设置有第二阀门，所述控制器连接空压机、第一阀门和第二阀门的控制部分。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于，所述控制器还连接有温度传感器，温...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞强，曹卓涛，李维国，任正新，周鑫，杨春博，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41