一种质子交换膜燃料电池压力控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，包括电堆、压力调节组件、控制器以及分别与电堆连接的氢气通路和空气通路，所述的空气通路上设置空气压力传感器，所述的压力调节组件安装于氢气通路上，所述的控制器分别与空气压力传感器、氢气通路和压力调节组件连接，用于控制氢气通路的电堆氢气进口端压力，与现有技术相比，本实用新型专利技术具有延长电堆寿命等优点。寿命等优点。寿命等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池压力控制系统


[0001]本技术涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种质子交换膜燃料电池压力控制系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池的H2作为电堆阳极燃料需要消耗，同时阴极的O2也需要在电堆发电过程中源源不断地消耗。因此为了保证电化学反应的正常运行，需要在H2与空气入口端施加适当的压力。传统的电堆压力基本保持为满足电堆额定功率的额定压力值。由于负载功率多是随时间而变化，很多时间内未能达到电堆额定功率，此时电化学反应不需要达到额定压力值即可维持，如果还是保持额定压力，对电堆反而有不利的影响，同时电堆功率较小而空气端压力相对较大，对保持电堆一定的湿度也不好。

技术实现思路

[0003]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种延长电堆寿命的质子交换膜燃料电池压力控制系统。
[0004]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，包括电堆、压力调节组件、控制器以及分别与电堆连接的氢气通路和空气通路，所述的空气通路上设置空气压力传感器，所述的压力调节组件安装于氢气通路上，所述的控制器分别与空气压力传感器、氢气通路和压力调节组件连接，用于控制氢气通路的电堆氢气进口端压力。
[0006]进一步地，所述的压力调节组件包括第一氢气压力传感器、氢气回收泵以及分别与氢气通路连接的氢气入口缓冲罐和氢气出口回收罐，所述的氢气回收泵设置于氢气入口缓冲罐和氢气出口回收罐之间，所述的第一氢气压力传感器安装于氢气入口缓冲罐上。
[0007]进一步地，所述的氢气通路包括压力调节阀和排氢阀，所述的压力调节阀与电堆的氢气入口端连接，所述的排氢阀与电堆的氢气出口端连接。
[0008]进一步地，所述的氢气入口缓冲罐设置于压力调节阀与电堆之间，所述的氢气出口回收罐设置于排氢阀之后。
[0009]进一步地，所述的控制器分别与空气压力传感器、压力调节阀和第一氢气压力传感器。
[0010]更进一步地，所述的压力调节组件还包括第二氢气压力传感器，所述的第二氢气压力传感器安装于氢气出口回收罐上，所述的第二氢气压力传感器和氢气回收泵分别与控制器连接。
[0011]进一步地，所述的空气通路包括堆空压机和空气背压阀，所述的堆空压机与电堆的空气入口端连接，所述的空气背压阀与电堆的空气出口口端连接。
[0012]进一步地，所述的空气压力传感器设置于堆空压机与电堆之间。
[0013]更进一步地，所述的压力调节组件还包括排水阀，所述的排水阀与氢气出口回收
罐连接，并与控制器连接。
[0014]更进一步地，所述的空气通路还包括空气流量传感器，所述的空气流量传感器设置于堆空压机与电堆之间。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0016]1)本技术设置氢气压力调节组件，将控制器分别与空气通路的空气压力传感器、氢气通路和压力调节组件连接，能够根据空气通路的空气压力传感器获取空气通路压力大小，从而调整氢气通路压力大小，可以保证电堆氢气入口端的压力与空气通路的空气压力传感器的数值相近，改进了常规质子交换膜燃料电池系统的压力控制方法，由恒定压力模式改为变压力调节模式，消除了前者的缺点，既保证了电堆阳极与阴极两端压力的平衡，也不致在功率较小时让电堆承受相对较大的压力，延长了电堆运行寿命；
[0017]2)本技术氢气压力调节组件设置氢气出口回收罐并添加第二氢气压力传感器，将控制器分别与第二氢气压力传感器、排水阀和氢气回收泵连接，能够根据第二氢气压力传感器检测到的氢气出口回收罐压力，调节氢气回收泵和排水阀的开闭，增强了H2回收的效果；
[0018]3)本技术对电堆氢气与空气端的压差实时监测，可以检测其差值是否达到限定值，从而作为控制程序的报警依据，提高燃料电池使用的安全性。
附图说明
[0019]图1为本技术的结构示意图。
[0020]其中：1、压力调节阀，2、电堆，3、排氢阀，11、空气背压阀，18、第一氢气压力传感器，19、空气流量传感器，20、空气压力传感器，49、第二氢气压力传感器，50、排水阀，51、氢气入口缓冲罐，52、氢气回收泵，53、氢气出口回收罐。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。
[0022]实施例：
[0023]如图1所示，一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，包括电堆2、压力调节组件、控制器以及分别与电堆2连接的氢气通路和空气通路，空气通路上设置空气压力传感器20，压力调节组件安装于氢气通路上，控制器分别与空气压力传感器20、氢气通路和压力调节组件连接，用于控制氢气通路的电堆氢气进口端压力。
[0024]氢气通路包括压力调节阀1和排氢阀3，压力调节阀1与电堆2的氢气入口端连接，排氢阀3与电堆2的氢气出口端连接。
[0025]压力调节组件包括排水阀50、第二氢气压力传感器49、第一氢气压力传感器18、氢气回收泵52、氢气入口缓冲罐51和氢气出口回收罐53，氢气入口缓冲罐51设置于压力调节阀1与电堆2之间，氢气出口回收罐53设置于排氢阀3之后，氢气回收泵52设置于氢气入口缓冲罐51和氢气出口回收罐53之间，第一氢气压力传感器18安装于氢气入口缓冲罐51上，第二氢气压力传感器49安装于氢气出口回收罐53上，排水阀50与氢气出口回收罐53连接。
[0026]空气通路包括堆空压机7和空气背压阀11，堆空压机7与电堆2的空气入口端连接，空气背压阀11与电堆2的空气出口口端连接，空气压力传感器20设置于堆空压机7与电堆2
之间。空气通路还包括空气流量传感器19，空气流量传感器19设置于堆空压机7与电堆2之间。
[0027]控制器分别与空气压力传感器20、压力调节阀1和第一氢气压力传感器18，用于根据空气压力传感器20和第一氢气压力传感器18的差值调节压力调节阀1，从而控制氢气入口端的压力；控制器还与第二氢气压力传感器49、氢气回收泵52和排水阀50连接，用于根据第二氢气压力传感器49的数值调节氢气回收泵52和排水阀50，从而调节氢气出口回收罐53内的氢气压力，控制氢气回收效率。
[0028]传统的燃料电池压力控制系统采用恒定压力输出的减压阀，现改用压力调节阀1，堆空压机7的转速根据电堆2的负载功率调节，堆空压机7的转速不同，控制空气通路内的空气压力大小改变，控制器将安装在电堆2空气入口端的空气压力传感器20的读数值作为设定值，对压力阀1进行调节，以保证电堆氢气入口端的第一氢气压力传感器18的读数与设定值相近，从而调节氢气入口端的压力。第二氢气压力传感器49监测氢气出口端出口氢气回收罐53的压力值，由此确定氢气回收泵52的开启与关闭动作，以及排水阀50的动作。
[0029]本技术的工作原理为：
[0030]燃料电池系统运行时，需求功率会不断发生改变。根据电堆功率与供给的AIR流量之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，其特征在于，包括电堆(2)、压力调节组件、控制器以及分别与电堆(2)连接的氢气通路和空气通路，所述的空气通路上设置空气压力传感器(20)，所述的压力调节组件安装于氢气通路上，所述的控制器分别与空气压力传感器(20)、氢气通路和压力调节组件连接，用于控制氢气通路的电堆氢气进口端压力。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，其特征在于，所述的压力调节组件包括第一氢气压力传感器(18)、氢气回收泵(52)以及分别与氢气通路连接的氢气入口缓冲罐(51)和氢气出口回收罐(53)，所述的氢气回收泵(52)设置于氢气入口缓冲罐(51)和氢气出口回收罐(53)之间，所述的第一氢气压力传感器(18)安装于氢气入口缓冲罐(51)上。3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，其特征在于，所述的氢气通路包括压力调节阀(1)和排氢阀(3)，所述的压力调节阀(1)与电堆(2)的氢气入口端连接，所述的排氢阀(3)与电堆(2)的氢气出口端连接。4.根据权利要求3所述的一种质子交换膜燃料电池压力控制系统，其特征在于，所述的氢气入口缓冲罐(51)设置于压力调节阀(1)与电堆(2)之间，所述的氢气出口回收罐(53)设置于排氢阀(3)之后。5.根据权利要求3所述的一种质子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，
申请(专利权)人：上海恒劲动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：