本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池水管理系统和燃料电池水管理方法。该系统包括增湿器、电堆、储水装置、加热装置、燃料电池控制器、用于检测增湿器的出口气流湿度的第一检测装置，其中：电堆的回流出气口与增湿器的湿侧进口之间设置有第一回流管路；加热装置用于对储水装置中的存水进行加热，储水装置的水蒸气出口通过第二回流管路与增湿器的湿侧进口相接；加热装置和第一检测装置均与燃料电池控制器信号连接，以通过增湿器的出口气流湿度来控制进入加热装置的工作状态。本发明专利技术通过第一检测装置、储水装置、加热装置能够合理控制反应气湿度以降低对增湿器参数要求的严苛程度，进一步还通过第二检测装置和冷凝器能够避免膜电极水淹。能够避免膜电极水淹。能够避免膜电极水淹。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池水管理系统和燃料电池水管理方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种燃料电池水管理系统，以及一种燃料电池水管理方法。
技术介绍
[0002]质子交换膜水分布对燃料电池性能的影响至关重要，为获得高的电池性能，通常会对进堆的反应气体进行增湿，以保证质子交换膜得到充分润湿，加快质子传输速率。
[0003]若反应气体加湿不足，则会引起质子交换膜脱水，增加质子传导阻力，膜严重干燥时会出现针孔，从而导致电池性能变差或失效；若反应气体加湿过量，则电池内液态水会增加，增加电池排水负担。这些问题无疑对增湿器的工作状态提出了较高的要求。
[0004]此外，发动机经长时间运行后，尤其是在高功率条件下，阴极侧积聚的水会逐渐增多，如若不及时排出，会造成膜电极“水淹”，流道会被液态水占据，影响气体传输，使气体分配不均，造成局部热点甚至反极等问题的出现，严重影响PEMFC(质子交换膜燃料电池，英文全称proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC)的运行、性能和剩余寿命。
[0005]目前，燃料电池发动机系统中，供气提供的干燥空气由增湿器干侧入口进入增湿器内部，在增湿器内提高湿度后再进入电堆；电堆出口的气流湿度较高，该湿气流由增湿器的湿侧入口进入增湿器内部，以对增湿器内部的干燥气流进行增湿。其循环路径可参加图1。
[0006]在上述燃料电池发动机系统中，干燥气流的增湿程度不能灵活控制，并且对增湿器的技术要求较为严苛。此外，燃料电池电压巡检模块只能用来判断电池是否有水淹的趋势，但是并未避免膜电极水淹问题。
[0007]因此，如何合理控制反应气湿度以降低对增湿器参数要求的严苛程度，以及如何避免膜电极水淹，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0008]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池水管理系统，以及一种燃料电池水管理方法，通过第一检测装置、储水装置、加热装置能够合理控制反应气湿度以降低对增湿器参数要求的严苛程度，进一步还通过第二检测装置和冷凝器能够避免膜电极水淹。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种燃料电池水管理系统，包括增湿器、电堆、储水装置、加热装置、燃料电池控制器、用于检测所述增湿器的出口气流湿度的第一检测装置，其中：
[0011]所述电堆的回流出气口与所述增湿器的湿侧进口之间设置有第一回流管路；
[0012]所述加热装置用于对所述储水装置中的存水进行加热，所述储水装置的水蒸气出口通过第二回流管路与所述增湿器的湿侧进口相接；
[0013]所述加热装置和所述第一检测装置均与所述燃料电池控制器信号连接，以通过所述增湿器的出口气流湿度来控制进入所述加热装置的工作状态。
[0014]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，若所述增湿器的出口气流湿度小于第一湿度值x1，则所述加热装置的加热功率大于第一功率值p1；若所述增湿器的出口气流湿度大于第一湿度值x1，则所述加热装置的加热功率小于所述第一功率值p1；
[0015]或者，若所述增湿器的出口气流湿度小于第一湿度值x1，则所述加热装置处于启动状态；若所述增湿器的出口气流湿度大于第一湿度值x1，则所述加热装置处于关闭状态。
[0016]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，所述增湿器的出口气流湿度越小，则所述加热装置的加热功率越大。
[0017]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，还包括用于检测所述电堆的阴极侧液态水含量的第二检测装置；
[0018]若所述增湿器的出气湿度小于第一湿度值x1，并且，所述阴极侧液态水含量小于第一含量值h1，则所述加热装置的加热功率为第一加热功率P1；
[0019]若所述增湿器的出气湿度小于第一湿度值x1，并且，所述阴极侧液态水含量大于所述第一含量值h1且小于第二含量值h2，h2＞h1，则所述加热装置的加热功率为第二加热功率P2，P2＜P1。
[0020]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，还包括冷凝器，所述第一回流管路通过旁通管路与所述冷凝器的进气口相接，所述冷凝器的出气口与所述湿侧进口相接；
[0021]若所述增湿器的出气湿度大于所述第一湿度值x1且小于第一湿度值x2，x1＜x2，并且，所述阴极侧液态水含量大于所述第二含量值h2，则所述电堆的回流气体通过所述冷凝器进行冷凝。
[0022]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，若所述增湿器的出气湿度大于所述第二湿度值x2，则所述电堆的回流气体通过所述冷凝器进行冷凝。
[0023]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，所述冷凝器的出水口与所述储水装置的入水口相接。
[0024]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，所述第一回流管路和所述旁通管路的连接处设置有第一电控阀，所述第一电控阀为三通阀；
[0025]所述第二回流管路设置有用于控制管路开闭的第二电控阀；
[0026]所述第一电控阀和所述第二电控阀均与所述燃料电池控制器信号连接。
[0027]可选地，在上述燃料电池水管理系统中，所述第一检测装置为湿度擦传感器，和/或，所述第二检测装置为阻抗测试仪。
[0028]一种燃料电池水管理方法，包括如下步骤：
[0029]通过第一检测装置检测增湿器的出口气流湿度；
[0030]当所述出口气流湿度小于第一湿度值x1时，通过加热装置对储水装置内的水进行加热，并将加热得到的水蒸气输入所述增湿器的湿侧进口；
[0031]当所述出口气流湿度大于所述第一湿度值x1且小于第二湿度值x2时，减小所述加热装置的加热功率，或关闭所述加热装置。
[0032]可选地，在上述燃料电池水管理方法中，还包括：
[0033]当所述出口气流湿度大于所述第二湿度值x2时，电堆的回流气体通过冷凝器冷凝后进入是所述湿侧进口。
[0034]可选地，在上述燃料电池水管理方法中，还包括：
[0035]通过第二检测装置检测电堆的阴极侧液态水含量；
[0036]当所述阴极侧液态水含量大于预设值时，电堆的回流气体通过冷凝器冷凝后进入是所述湿侧进口。
[0037]从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的燃料电池水管理系统和方法中，由于设置有用于检测增湿器的出口气流湿度的第一检测装置，从而能够对增湿器是否缺水进行实时监测。而且，该燃料电池水管理系统中，通过增设有储水装置和加热装置，从而能够在增湿器缺水时，通过加热装置加热出水装置来得到额外的水蒸气，并将该水蒸气输入增湿器内，解决增湿器缺水问题。也就是说，该燃料电池水管理系统中，通过调节加热装置的工作状态即可合理控制进入增湿器内的反应气湿度，从而能够降低对增湿器参数的要求严苛程度。
[0038]进一步地，本专利技术提供的燃料电池水管理系统和方法中，还通过增设冷凝器和第二检测装置能够避免膜电极水淹问题。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池水管理系统，其特征在于，包括增湿器(3)、电堆(4)、储水装置(8)、加热装置(9)、燃料电池控制器、用于检测所述增湿器(3)的出口气流湿度的第一检测装置(5)，其中：所述电堆(4)的回流出气口与所述增湿器(3)的湿侧进口(32)之间设置有第一回流管路；所述加热装置(9)用于对所述储水装置(8)中的存水进行加热，所述储水装置(8)的水蒸气出口通过第二回流管路与所述增湿器(3)的湿侧进口(32)相接；所述加热装置(9)和所述第一检测装置(5)均与所述燃料电池控制器信号连接，以通过所述增湿器(3)的出口气流湿度来控制进入所述加热装置(9)的工作状态。2.根据权利要求1所述的燃料电池水管理系统，其特征在于，若所述增湿器(3)的出口气流湿度小于第一湿度值x1，则所述加热装置(9)的加热功率大于第一功率值p1；若所述增湿器(3)的出口气流湿度大于第一湿度值x1，则所述加热装置(9)的加热功率小于所述第一功率值p1；或者，若所述增湿器(3)的出口气流湿度小于第一湿度值x1，则所述加热装置(9)处于启动状态；若所述增湿器(3)的出口气流湿度大于第一湿度值x1，则所述加热装置(9)处于关闭状态。3.根据权利要求2所述的燃料电池水管理系统，其特征在于，所述增湿器(3)的出口气流湿度越小，则所述加热装置(9)的加热功率越大。4.根据权利要求1所述的燃料电池水管理系统，其特征在于，还包括用于检测所述电堆(4)的阴极侧液态水含量的第二检测装置(6)；若所述增湿器(3)的出气湿度小于第一湿度值x1，并且，所述阴极侧液态水含量小于第一含量值h1，则所述加热装置(9)的加热功率为第一加热功率P1；若所述增湿器(3)的出气湿度小于第一湿度值x1，并且，所述阴极侧液态水含量大于所述第一含量值h1且小于第二含量值h2，h2＞h1，则所述加热装置(9)的加热功率为第二加热功率P2，P2＜P1。5.根据权利要求4所述的燃料电池水管理系统，其特征在于，还包括冷凝器(7)，所述第一回流管路通过旁通管路与所述冷凝器(7)的进气口相接...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钦普，刘艳会，张校宁，史明杰，张国庆，曹孟雪，
申请(专利权)人：潍柴巴拉德氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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