本发明专利技术属于燃料电池技术领域，一方面公开了一种燃料电池的供气系统。该燃料电池的供气系统包括空滤组件、第一气路、第二气路及第三气路，第一气路及第二气路能够分别为燃料电池的电堆的阴极供应空气和阳极供应氢气，第三气路包括第一通路、第二通路、第三通路及氮氧分离装置，第一通路能够连通空滤组件及氮氧分离装置，第一气路能够通断第一通路，第二通路能够连通氮氧分离装置的氮气输出端及阳极的进气口，第三通路能够连通氮氧分离装置的氧气输出端及第一气路。本发明专利技术另一方面还提供了一种基于如上的燃料电池的供气系统的供气方法。本发明专利技术不仅能够在增大功率时提升供应空气的响应速度，而且能够使用氮气进行吹氢，降低成本并保证了使用寿命。并保证了使用寿命。并保证了使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池的供气系统及供气方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池的供气系统及供气方法。
技术介绍
[0002]燃料电池是一个将化学能直接转换为电能的发电装置。随着科技的发展，由于氢燃料电池的能量转化率较高，并且其反应物为水，不会产生含有碳氮氧化物等污染性的气体，使得氢燃料电池在燃料电池领域中得到了广泛的应用。
[0003]在现有技术中，当氢燃料电池的电堆从低功率输出状态加载到大功率输出状态时，一般采用快速提高阴极供气压力及较高过量供应空气来实现，但是由于加快空气压力的响应速度较难实现，并且快速的高压供气如果一旦出现空气暂时缺气，可能会使燃料电池质子交换膜两侧瞬间压差过大造成膜的损伤，而且质子交换膜可能会现过干现象，从而导致燃料电池的性能下降。
[0004]而在燃料电池停机过程中，如果电堆内有空气和氢气的残留，随着氢气的消耗会产生氢空界面，出现反向电流，从而降低燃料电池的使用寿命。现有燃料电池多采用耗氧放电，即直接使用氢气吹扫，不仅浪费氢气，而且较容易出现氢空界面，从而大大衰减氢燃料电池的使用寿命。
[0005]因此，亟需提供一种燃料电池的供气系统，以解决上述问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术一方面提供一种燃料电池的供气系统，既能够在供气过程中解决响应速度慢，并且易损伤质子交换膜的问题，又能够解决采用氢气吹扫导致的氢气浪费及损伤燃料电池使用寿命的问题。
[0007]为达此目的，该燃料电池的供气系统包括空滤组件、第一气路及第二气路，所述空滤组件的输出端连通于所述第一气路的输入端，所述第一气路能够为燃料电池的电堆的阴极供应空气，所述第二气路能够为所述电堆的阳极供应氢气，其特征在于，所述燃料电池的供气系统还包括第三气路，所述第三气路包括：
[0008]氮氧分离装置，能够分离进入所述氮氧分离装置的气体中的氮气和氧气；
[0009]第一通路，能够连通所述空滤组件的输出端及所述氮氧分离装置的输入端，所述第一气路能够通断所述第一通路；
[0010]第二通路，能够连通所述氮氧分离装置的氮气输出端及所述阳极的进气口；及
[0011]第三通路，能够连通所述氮氧分离装置的氧气输出端及所述第一气路。
[0012]作为优选，所述第一气路包括第一控制阀，所述第一控制阀包括连通于所述空滤组件的第一输入端、连通于所述第一气路的第一输出端，以及连通于所述第一通路的第二输出端，所述第一控制阀能够分别通断所述第一输出端及所述第二输出端，并调节由所述第一输出端及所述第二输出端输出的气体的流量及压力。
[0013]作为优选，所述第三气路还包括第二控制阀，所述第二控制阀包括连通于所述氮
氧分离装置的氧气输出端的第二输入端、连通于所述第一气路的第三输出端，以及连通于外界的第四输出端，所述第二控制阀能够分别通断所述第三输出端及所述第四输出端。
[0014]作为优选，所述燃料电池的供气系统还包括用于排出所述阳极的排气口中的气体的排氢阀，所述第三气路还包括第三控制阀，所述第三控制阀包括连通于所述氮氧分离装置的氮气输出端的第三输入端、连通于所述阴极的进气口的第五输出端，以及连通于外界的第六输出端，所述第三控制阀能够分别通断所述第五输出端及所述第六输出端。
[0015]作为优选，所述第一气路包括空压机及增湿器，所述空压机位于所述第一气路的输入端，所述空压机的输出端及所述氮氧分离装置的氧气输出端均连通于所述增湿器的输入端，所述增湿器的输出端连通于所述阴极的进气口。
[0016]作为优选，所述增湿器包括第四输入端、第五输入端及第七输出端，所述空压机的输出端及所述氮氧分离装置的氧气输出端均连通于所述第四输入端，所述第五输入端连通于所述阴极的排气口，所述第七输出端连通于所述阴极的进气口。
[0017]作为优选，所述燃料电池的供气系统还包括检测机构，所述空压机为离心式空压机，所述检测机构能够检测所述离心式空压机是否处于喘振状态，并且所述第一气路能够在所述离心式空压机处于所述喘振状态时打开所述第一通路。
[0018]本专利技术另一方面提供一种基于如上所述的燃料电池的供气系统的供气方法，以解决当氢燃料电池的电堆从低功率输出状态加载到大功率输出状态时，响应速度慢，并且易损伤质子交换膜的问题。该供气方法包括：
[0019]使所述第一气路及所述第二气路分别为所述阴极供应空气及所述阳极供应氢气，以使所述电堆输出的功率处于稳定状态；
[0020]当需要增大所述电堆输出的功率时，打开所述第一通路，以使所述空滤组件输出的部分空气进入所述氮氧分离装置，并开启所述氮氧分离装置；
[0021]使所述氮氧分离装置输出的氧气由所述第三通路通入所述第一气路中，并在增大功率后的所述电堆输出的功率处于稳定状态后，关闭所述第一通路。
[0022]本专利技术又一方面提供一种基于如上所述的燃料电池的供气系统的供气方法，以解决采用氢气吹扫导致的氢气浪费及损伤燃料电池使用寿命的问题。该供气方法包括：
[0023]当所述电堆关机并执行阳极吹扫命令时，打开所述第一通路并关闭所述第一气路，以使所述空滤组件输出的空气全部进入所述氮氧分离装置，关闭所述第二气路并开启所述氮氧分离装置；
[0024]使所述氮氧分离装置输出的氮气由所述第二通路持续通入所述阳极的进气口，并使所述阳极的排气口排出所述氮气；
[0025]待所述阳极吹扫命令结束时，关闭所述第一通路。
[0026]本专利技术又一方面提供一种基于如上所述的燃料电池的供气系统的供气方法，以解决离心式空压机处于喘振状态时影响燃料电池的性能并降低燃料电池的使用寿命的问题。该供气方法包括：
[0027]打开所述第一气路并关闭所述第一通路，所述离心式空压机持续输出空气；
[0028]所述检测机构检测所述离心式空压机的振动，并在所述离心式空压机处于所述喘振状态时，打开所述第一通路，以使所述离心式空压机输出的部分所述空气进入所述氮氧分离装置，并开启所述氮氧分离装置；
[0029]使所述氮氧分离装置输出的氧气由所述第三通路通入所述第一气路中，并在检测机构检测所述离心式空压机不处于所述喘振状态时，关闭所述第一通路。
[0030]本专利技术的有益效果：通过设置第一通路、氮氧分离装置、第二通路及第三通路，使得空滤组件输出的空气能够流入氮氧分离装置中。由氮氧分离装置分离的氧气能够通入第一气路中，提升了进入阴极进气口的空气中氧气的浓度，以在缓慢增大进入阴极进气口的空气压力的过程中，使电堆能够快速响应从低功率输出状态加载到大功率输出状态，并且不会发生因高压供气而引起的损伤质子交换膜的现象；由氮氧分离装置分离的氮气能够通入电堆的阳极的进气口，从而使用为惰性气体的氮气，不仅不会浪费氢气，而且不会出现氢空界面，保证了氢燃料电池的使用寿命。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例一提供的燃料电池的供气系统的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例一提供的能够提高响应速本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的供气系统，包括空滤组件(5)、第一气路及第二气路，所述空滤组件(5)的输出端连通于所述第一气路的输入端，所述第一气路能够为燃料电池的电堆(6)的阴极供应空气，所述第二气路能够为所述电堆(6)的阳极供应氢气，其特征在于，所述燃料电池的供气系统还包括第三气路，所述第三气路包括：氮氧分离装置(34)，能够分离进入所述氮氧分离装置(34)的气体中的氮气和氧气；第一通路(31)，能够连通所述空滤组件(5)的输出端及所述氮氧分离装置(34)的输入端，所述第一气路能够通断所述第一通路(31)；第二通路(32)，能够连通所述氮氧分离装置(34)的氮气输出端及所述阳极的进气口；及第三通路(33)，能够连通所述氮氧分离装置(34)的氧气输出端及所述第一气路。2.根据权利要求1所述的燃料电池的供气系统，其特征在于，所述第一气路包括第一控制阀(12)，所述第一控制阀(12)包括连通于所述空滤组件(5)的第一输入端(121)、连通于所述第一气路的第一输出端(122)，以及连通于所述第一通路(31)的第二输出端(123)，所述第一控制阀(12)能够分别通断所述第一输出端(122)及所述第二输出端(123)，并调节由所述第一输出端(122)及所述第二输出端(123)输出的气体的流量及压力。3.根据权利要求1所述的燃料电池的供气系统，其特征在于，所述第三气路还包括第二控制阀(35)，所述第二控制阀(35)包括连通于所述氮氧分离装置(34)的氧气输出端的第二输入端(351)、连通于所述第一气路的第三输出端(352)，以及连通于外界的第四输出端(353)，所述第二控制阀(35)能够分别通断所述第三输出端(352)及所述第四输出端(353)。4.根据权利要求1所述的燃料电池的供气系统，其特征在于，所述燃料电池的供气系统还包括用于排出所述阳极的排气口中的气体的排氢阀(22)，所述第三气路还包括第三控制阀(36)，所述第三控制阀(36)包括连通于所述氮氧分离装置(34)的氮气输出端的第三输入端(361)、连通于所述阴极的进气口的第五输出端(362)，以及连通于外界的第六输出端(363)，所述第三控制阀(36)能够分别通断所述第五输出端(362)及所述第六输出端(363)。5.根据权利要求1所述的燃料电池的供气系统，其特征在于，所述第一气路包括空压机(13)及增湿器(15)，所述空压机(13)位于所述第一气路的输入端，所述空压机(13)的输出端及所述氮氧分离装置(34)的氧气输出端均连通于所述增湿器(15)的输入端，所述增湿器(15)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲禄成，韩令海，赵洪辉，丁天威，黄兴，段盼，郝志强，马秋玉，刘岩，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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