The invention relates to a multi-mode switching anode pressure pulsating water scouring control system for fuel cells, belonging to the technical field of fuel cells. The technical points of this method are: (1) dynamic adjustment of the anode erosion pressure difference for fuel cell stack to achieve the optimal anode water erosion effect; (2) dynamic adjustment of the direction of the anode erosion for fuel cell stack to achieve the optimal distribution of water in the anode channel; (3) anode sealing to achieve zero hydrogen emission effect of the anode hydrogen cycle. The present invention can achieve the optimal anode water scouring effect of fuel cell, reduce the pressure fluctuation of fuel cell anode, avoid the voltage fluctuation caused by the pressure drop in the traditional anode drainage control, and optimize the distribution of anode water in the stack to improve the uniformity of the working voltage of fuel cell monomer.
【技术实现步骤摘要】
燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统
本专利技术属于燃料电池
,涉及燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统。
技术介绍
燃料电池工作时,氢气在阳极生成氢离子并通过质子交换膜,进而在阴极与氧气反应生成水,阴极产生的水因浓度差会反向扩散到阳极,这会导致电堆阳极内积水增多和电极水淹,从而阻碍氢气传输,因此电堆阳极水管理显得非常重要。传统的阳极水管理一般采用间歇性开放式单向冲刷方式将阳极积水排出,但传统的方式会导致较多的氢气浪费,降低氢气利用率,也无法有效避免因阳极水分布的不均匀性导致的单体电压不均,同时也会因冲刷时阳极压力波动过大而导致电堆电压的较大波动。本专利技术设计的阳极全封闭式氢气双向供应系统,可根据实际工况的变化和电堆性能表现动态调节两个减压阀的压力差,从而在冲刷时保持电堆阳极流道内具有最佳的氢气余压以维持氢气浓度,减小因冲刷时的氢气压降导致的燃料电池电压骤减,同时以单体工作电压均匀性为指标,动态改变供气方向,以实现氢气供应方向和阳极水冲刷方向的切换,改善阳极水分布,提高电堆单体工作电压的均一性,从而很好地解决了传统阳极水冲刷模式所具有的诸多问题。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统,利用燃料电池内部产生的脉动压力对燃料电池电堆进行冲刷,并通过三通阀改变燃料电池氢气供应方向,实现燃料电池电堆的冲刷方向切换。为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:燃料电池的多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统,包括燃料电池、氢气罐、高压电控减压阀、低压电控减压阀、两位三通阀I、两位三通阀II、电 ...
【技术保护点】
1.燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统,其特征在于:该系统包括燃料电池、氢气罐、高压电控减压阀、低压电控减压阀、两位三通阀I、两位三通阀II、电磁阀以及缓冲罐;其中,高压电控减压阀的输出端压力恒定,低压电控减压阀的输出端压力可在线调节;两位三通阀I的三个端口分别为1、2、3,两位三通阀II的三个端口分别为4、5、6;所述氢气罐通过管路分别连接至高压电控减压阀和低压电控减压阀,低压电控减压阀通过管路连接至缓冲罐,缓冲罐通过管路分别连接至端口2和端口5;端口3和端口4通过管路同时连接至燃料电池;高压电控减压阀通过管路连接至电磁阀后分别连接至端口1和端口6;端口1和端口6通过管路互通。
【技术特征摘要】
1.燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统,其特征在于:该系统包括燃料电池、氢气罐、高压电控减压阀、低压电控减压阀、两位三通阀I、两位三通阀II、电磁阀以及缓冲罐;其中,高压电控减压阀的输出端压力恒定,低压电控减压阀的输出端压力可在线调节;两位三通阀I的三个端口分别为1、2、3,两位三通阀II的三个端口分别为4、5、6;所述氢气罐通过管路分别连接至高压电控减压阀和低压电控减压阀,低压电控减压阀通过管路连接至缓冲罐,缓冲罐通过管路分别连接至端口2和端口5;端口3和端口4通过管路同时连接至燃料电池;高压电控减压阀通过管路连接至电磁阀后分别连接至端口1和端口6;端口1和端口6通过管路互通。2.基于权利要求1所述系统的燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制方法,其特征在于:该方法利用燃料电池消耗氢气的方法来产生与高压供气的压力差,达到对燃料电池电堆进行冲刷,主要通过控制电磁阀的开关间隔和持续时长、两位三通阀改变燃料电池氢气供应方向、低压电控减压阀的输出压力,并应用模糊理论实现三种工作模式的切换和氢气压差的控制,实现燃料电池电堆的冲刷方向切换,从而达到最优的阳极水冲刷控制目标。3.根据权利要求2所述的燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制方法,其特征在于:在所述方法中,还包括以下依据:(1)通过采集输出电压变化、输出电压变化率以及单体电压均匀性反馈于模糊控制器,通过调整冲刷持续时间、冲刷间隔、冲刷方向以及冲刷压力差以达到更好的冲刷效果,表现为良好的单体电压均匀性,同时维持冲刷期间更稳定的电堆性能,表现在输出电压变化以及变化率;(2)根据燃料电池电堆单体电压均匀性分布情况,决定冲刷方向是否改变;(3)以输出电压变化大小和单体电压均匀性变化为评判指标,在不同的低压电控减压阀设定值下进行燃料电池性能和冲刷效果的标定,以...
【专利技术属性】
技术研发人员:张财志,曾韬,李栋军,刘浩,樊芮嘉,宋雨茜,
申请(专利权)人:重庆大学,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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