燃料电池系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池系统及其控制方法，所述燃料电池系统包括：电堆、储料罐、喷射阀；所述储料罐内存储有燃料，所述储料罐与所述电堆的阳极通过引射器连通；所述喷射阀为多个，所述喷射阀的一端与所述储料罐连通，另一端与所述引射器连通，每个所述喷射阀均构造为开关阀，以控制所述燃料罐与所述引射器在连通的导通状态和闭合的断开状态之间切换。由此，一方面，使喷射阀在燃料电池系统处于任意工作状态时，均可以提供初始动能较高、压力较高的工作流体，以满足燃料电池系统对燃料过量系数的要求；另一方面，无需设置循环泵，可以降低燃料电池系统的生产成本，同时降低寄生功率，可以有效地提高燃料电池系统的能量利用率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，存储在存储罐中的燃料通过喷射阀以气态形式供应到燃料电池的电堆的阳极。在电堆中燃料与供给阴极的氧化剂反应将化学能转化为电能。反应后剩余的燃料通过循环泵和喷射器再循环至阳极的进气端。循环泵的使用增加了燃料电池系统的成本和重量。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种燃料电池系统，所述燃料电池系统的体积更小、成本更低、控制简单且能量利用率高。
[0004]本专利技术进一步地提出了上述燃料电池系统的控制方法。
[0005]根据本专利技术第一方面实施例的燃料电池系统包括：电堆、储料罐、喷射阀；所述储料罐内存储有燃料，所述储料罐与所述电堆的阳极通过引射器连通；所述喷射阀为多个，所述喷射阀的一端与所述储料罐连通，另一端与所述引射器连通，每个所述喷射阀均构造为开关阀，以控制所述燃料罐与所述引射器在连通的导通状态和闭合的断开状态之间切换。
[0006]根据本专利技术实施例的燃料电池系统，通过可以在导通状态和断开状态之间切换的喷射阀替代现有的开度可调的比例阀，一方面，使喷射阀在燃料电池系统处于任意工作状态时，均可以提供初始动能较高、压力较高的工作流体，以满足燃料电池系统对燃料过量系数的要求；另一方面，无需设置循环泵，可以降低燃料电池系统的生产成本，降低燃料电池系统的重量，同时降低寄生功率，可以有效地提高燃料电池系统的能量利用率。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述燃料电池系统还包括：气液分离器，所述气液分离器的进口与所述阳极的回流口连通，所述气液分离器的出液口与排水阀连通，所述气液分离器的出气口与排气阀和引射器连通。
[0008]进一步地，所述燃料电池系统还包括：第一控制器，所述第一控制器适于根据阳极的进气压力控制所述喷射阀的开闭周期。
[0009]进一步地，所述燃料电池系统还包括：第二控制器，所述第二控制器适于根据所述阳极的进气端的燃料浓度，控制所述喷射阀的开闭周期。
[0010]进一步地，所述第一控制器和所述第二控制器综合控制多个所述喷射阀的开闭周期。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，多个所述喷射阀并联设置在所述储料罐与所述引射器之间。
[0012]进一步地，所述燃料电池系统还包括：比例电磁阀，所述比例电磁阀的一端与所述储料罐连通，所述比例电磁阀的另一端与所述引射器的进气端连通，所述比例电磁阀与所
述喷射阀并联设置。
[0013]在一些实施例中，所述燃料电池系统还包括：第三控制器，所述第三控制器适于根据阳极的进气压力控制比例电磁阀的开度。
[0014]根据本专利技术第二方面实施例的燃料电池系统的控制方法，所述控制方法包括：S1：所述第一控制器根据阳极的进气压力以及阳极的设定压力获取第一周期；S2：所述第二控制器根据排气阀的开度获取第二周期；S3：根据第一周期与第二周期调整每个所述喷射阀的开闭周期。
[0015]进一步地，所述控制方法还包括：A1：所述第三控制器根据阳极的进气压力以及阳极的设定压力获取第三周期；A2：根据第三周期调整比例电磁阀的占空比。
[0016]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0017]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0018]图1是根据本专利技术的燃料电池系统的一个示意图；
[0019]图2是根据本专利技术的燃料电池系统的另一个示意图。
[0020]附图标记：
[0021]燃料电池系统100，
[0022]电堆10，阳极11，阴极12，
[0023]储料罐20，喷射阀30，减压阀40，
[0024]气液分离器50，液位传感器51，排水阀52，排气阀53，
[0025]冷却模块60，空气模块70，高压模块80，
[0026]第一控制器91，第二控制器92，第三控制器93，引射器94，比例电磁阀95。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]下面参考图1-图2描述根据本专利技术实施例的燃料电池系统100及其控制方法。
[0029]如图1和图2所示，根据本专利技术第一方面实施例的燃料电池系统100包括：电堆10、储料罐20、喷射阀30。
[0030]其中，储料罐20内存储有燃料，储料罐20与电堆10的阳极11通过引射器94连通；喷射阀30为多个，喷射阀30的一端与储料罐20连通，另一端与引射器94连通，每个喷射阀30均构造为开关阀，以使储料罐20与引射器94连通的导通状态和闭合的断开状态之间切换。
[0031]具体而言，储料罐20内的燃料可以在喷射阀30的作用下，带有一定压力的朝向引射器94运动，进而引射器94将燃料供给至阳极11，阳极11的燃料与阴极12的氧化剂在电堆10内反应以将燃料的化学能转换为电能。
[0032]在上述工作过程中，基于引射器94无需供能且内部无运动部件的特性，导致在燃
料供给过程中，引射器94无法为工作流体增压或推动工作流体运动，工作流体需要通过由喷射阀30喷出时的初始动能的带动下朝向阳极11运动，在燃料电池系统100在低负荷状态下运行时，再循环燃料(即阳极11反应后的尾气内的燃料)的初始动能较低，难以进入到喷射器30内。
[0033]进而，将每个喷射阀30均设置为开关阀，以使喷射阀30可以在导通状态与断开状态之间切换，以使喷射阀30提供的工作流体的压力较高，初始动能较高，从而在燃料电池系统100处于低负载运行状态时，使喷射阀30提供的燃料以及再循环燃料均可以进入到喷射阀30内，使阳极11的燃料过量系数仍然能够保持稳定，以提高燃料电池系统100在低负载状态下的工作稳定性。
[0034]需要说明的是，本申请中所提到的储料罐20与引射器94连通是指工作流体可以由储料罐20流向引射器94，储料罐20与引射器94闭合是指储料罐20与引射器94不连通，工作流体无法由储料罐20流向引射器94。
[0035]根据本专利技术实施例的燃料电池系统100，通过可以在导通状态和断开状态之间切换的喷射阀30替代现有的开度可调的比例阀，一方面，使喷射阀30在燃料电池系统100处于任意工作状态时，喷射阀30均可以提供初始动能较高、压力较高的工作流体，以满足燃料电池系统100对燃料过量系数的要求；另一方面，无需设置循环泵，可以降低燃料电池系统100的生产成本，降低燃料电池系统100的重量，同时降低寄生功率，可以有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统(100)，其特征在于，包括：电堆(10)；储料罐(20)，所述储料罐(20)内存储有燃料，所述储料罐(20)与所述电堆(10)的阳极(11)通过引射器(94)连通；喷射阀(30)，所述喷射阀(30)为多个，所述喷射阀(30)的一端与所述储料罐(20)连通，另一端与所述引射器(94)连通，每个所述喷射阀(30)均构造为开关阀，以控制所述储料罐(20)与所述引射器(94)在连通的导通状态和闭合的断开状态之间切换。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述燃料电池系统(100)还包括：气液分离器(50)，所述气液分离器(50)的进口与所述阳极(11)的回流口连通，所述气液分离器(50)的出液口与排水阀(52)连通，所述气液分离器(50)的出气口与排气阀(53)和引射器(94)连通。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述燃料电池系统(100)还包括：第一控制器(91)，所述第一控制器(91)适于根据阳极(11)的进气压力控制所述喷射阀(30)的开闭周期。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述燃料电池系统(100)还包括：第二控制器(92)，所述第二控制器(92)适于根据所述阳极(11)的进气端的燃料浓度，控制所述喷射阀(30)的开闭周期。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述第一控制器(91)和所述第二控制器(92)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚坤，原瑞，徐佳，A，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：