一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置及其工作方法，空气供应集成装置包括空气进气单元、空气缓冲单元、管路单元及控制器；所述空气缓冲单元包括缓冲罐和安装在缓冲罐上的检测传感器，所述缓冲罐通过管路单元与空气进气单元相连通，且所述缓冲罐通过管路单元与多堆燃料电池的各个燃料电池单堆相连接，所述检测传感器和空气进气单元均与控制器相连接。本空气供应集成装置及其工作方法，能提高多堆燃料电池系统的效率，并能降低多堆燃料电池系统的能耗及成本。燃料电池系统的能耗及成本。燃料电池系统的能耗及成本。

【技术实现步骤摘要】
一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置及其工作方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]全球能源危机以及新能源的快速发展，使得新能源和可再生能源技术备受关注，其中燃料电池作为一种新能源设备，以其能量效率高、环境噪声低和无污染等优点在交通运输、航空航天和分布式发电等领域备受关注。
[0003]燃料电池在使用时，通常是由多个燃料电池单堆组成多堆燃料电池提高输出功率，以满足大功率用电器需求，而为了满足多堆燃料电池大功率的空气供给，通常需要配备大功率的空压机或其他压气设备。此种设计导致多堆燃料电池系统的整体效率较低、能耗较高、且成本较高。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，该空气供应集成装置能提高多堆燃料电池系统的整体效率，并能降低多堆燃料电池系统的整体能耗和成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，包括空气进气单元、空气缓冲单元、管路单元及控制器；所述空气缓冲单元包括缓冲罐和安装在缓冲罐上的检测传感器，所述缓冲罐通过管路单元与空气进气单元相连通，且所述缓冲罐通过管路单元与多堆燃料电池的各个燃料电池单堆相连接，所述检测传感器和空气进气单元均与控制器相连接。
[0006]进一步地，所述检测传感器包括第一压力传感器，所述第一压力传感器与控制器相连接。
>[0007]进一步地，所述检测传感器包括第一温度传感器，所述第一温度传感器与控制器相连接。
[0008]进一步地，所述空气进气单元包括空气源组件和减压及供气控制阀，所述缓冲罐通过管路单元的气源缓冲连通管路与空气源组件相连接，所述减压及供气控制阀设置在气源缓冲连通管路中，且所述减压及供气控制阀与控制器相连接。
[0009]进一步地，所述管路单元包括加湿管路和不加湿管路，所述加湿管路中设置有加湿装置和加湿通断阀，所述不加湿管路中设置有不加湿通断阀，所述加湿管路的进口端和不加湿管路的进口端均与缓冲罐相连接，所述加湿管路的出口端和不加湿管路的出口端均与多堆燃料电池的燃料电池单堆相连接。
[0010]进一步地，所述加湿管路和不加湿管路均通过进气汇集管路与全部燃料电池单堆相连接，所述进气汇集管路中设有第二温度传感器和第二压力传感器，所述第二温度传感器和第二压力传感器均与控制器相连接。
[0011]进一步地，所述管路单元包括多个并联的电堆进气管路，全部电堆进气管路的进口端均与缓冲罐相连接，全部电堆进气管路的出口端分别与多堆燃料电池的各个燃料电池单堆的阴极入口相连通，每个所述电堆进气管路中设置有与控制器相连接的电磁阀，所述控制器能控制电磁阀的开度。
[0012]进一步地，所述管路单元还包括多个并联的电堆出气管路，全部电堆出气管路的进口端分别与多堆燃料电池的各个燃料电池单堆的阴极出口相连通，每个所述电堆出气管路中设置有与控制器相连接的背压阀，所述控制器能控制背压阀的开度。
[0013]进一步地，所述管路单元包括排气总管路，全部电堆出气管路的出口端均与排气总管路相连通，所述排气总管路中设有水气分离器。
[0014]如上所述，本专利技术涉及的空气供应集成装置，具有以下有益效果：
[0015]本空气供应集成装置的工作原理为：空气进气单元通过管路单元向空气缓冲单元的缓冲罐压入空气，缓冲罐对空气进行储存、并在需要时通过管路单元向多堆燃料电池的各个燃料电池单堆供给空气；检测传感器实时检测缓冲罐中气体的设定参数、并将检测结果反馈给控制器；控制器根据检测传感器反馈的检测信息控制空气进气单元的工作状态，以保证缓冲罐内气体的设定参数处于设定参数范围内，且空气进气单元的工作效率不低于设定效率，即空气进气单元的工作效率处于高效率区间，且在该设定参数范围内时，缓冲罐中的气体能满足对多堆燃料电池的供给需求，此种工作方式，通过空气缓冲单元将空气进气单元压入的空气与多堆燃料电池所需的空气解耦，使空气进气单元不必完全跟随多堆燃料电池的需求进行空气供给，而是根据缓冲罐中气体参数进行空气供给，易于调控空气进气单元的工作状态，且更易于保证空气进气单元处于高效率的工作区间，降低空气进气单元的能耗，并能使所需的空气进气单元的最大功率较低，这样空气进气单元采用较低规格或型号就能满足需求，进而使得整个多堆燃料电池系统的能耗较低，效率更高，且成本较低。
[0016]本专利技术要解决的另一个技术问题在于提供一种能提高多堆燃料电池系统的效率、并降低其能耗的工作方法。
[0017]为实现上述目的，本专利技术提供一种所述多堆燃料电池系统的空气供应集成装置的工作方法，包括如下步骤：
[0018]空气进气单元通过管路单元向空气缓冲单元的缓冲罐压入空气，缓冲罐对空气进行储存、并在需要时通过管路单元向多堆燃料电池的各个燃料电池单堆供给空气；
[0019]检测传感器实时检测缓冲罐中气体的设定参数、并将检测结果反馈给控制器；
[0020]控制器根据检测传感器反馈的检测信息控制空气进气单元的工作状态，以保证缓冲罐中气体的设定参数处于设定参数范围内，且空气进气单元的工作效率不低于设定效率。
[0021]如上所述，本专利技术涉及的工作方法，具有以下有益效果：
[0022]本工作方法，通过空气缓冲单元将空气进气单元压入的空气与多堆燃料电池所需的空气解耦，使空气进气单元不必完全跟随多堆燃料电池的需求进行空气供给，而是根据缓冲罐中气体参数进行空气供给，易于调控空气进气单元的工作状态，且在此过程中空气进气单元的工作效率不低于设定效率，能有效防止空气进气单元处于低效率工作区间，保证空气进气单元处于高效率的工作区间，以降低空气进气单元的能耗，并能使所需的空气
进气单元的最大功率较低，这样空气进气单元采用较低规格或型号就能满足需求，进而使得整个多堆燃料电池系统的能耗较低，效率更高，且成本较低。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例中多堆燃料电池系统的空气供应集成装置的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例中多堆燃料电池系统的空气供应集成装置的电功耗示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例中多堆燃料电池系统的空气供应集成装置的最大电功率示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气源组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第三压力传感器
[0028]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气滤清器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
ꢀꢀꢀꢀꢀ
多堆燃料电池
[0029]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力表
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18
ꢀꢀꢀꢀꢀ
燃料电池单堆
[0030]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，其特征在于，包括空气进气单元、空气缓冲单元、管路单元及控制器；所述空气缓冲单元包括缓冲罐(8)和安装在缓冲罐(8)上的检测传感器，所述缓冲罐(8)通过管路单元与空气进气单元相连通，且所述缓冲罐(8)通过管路单元与多堆燃料电池(17)的各个燃料电池单堆(18)相连接，所述检测传感器和空气进气单元均与控制器相连接。2.根据权利要求1所述多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，其特征在于，所述检测传感器包括第一压力传感器(7)，所述第一压力传感器(7)与控制器相连接。3.根据权利要求1或2所述多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，其特征在于，所述检测传感器包括第一温度传感器(6)，所述第一温度传感器(6)与控制器相连接。4.根据权利要求1所述多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，其特征在于，所述空气进气单元包括空气源组件(1)和减压及供气控制阀(5)，所述缓冲罐(8)通过管路单元的气源缓冲连通管路(23)与空气源组件(1)相连接，所述减压及供气控制阀(5)设置在气源缓冲连通管路(23)中，且所述减压及供气控制阀(5)与控制器相连接。5.根据权利要求1所述多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，其特征在于，所述管路单元包括加湿管路(24)和不加湿管路(25)，所述加湿管路(24)中设置有加湿装置(12)和加湿通断阀(11)，所述不加湿管路(25)中设置有不加湿通断阀(10)，所述加湿管路(24)的进口端和不加湿管路(25)的进口端均与缓冲罐(8)相连接，所述加湿管路(24)的出口端和不加湿管路(25)的出口端均与多堆燃料电池(17)的燃料电池单堆(18)相连接。6.根据权利要求5所述多堆燃料电池系统的空气供应集成装置，其特征在于，所述加湿管路(24)和不加湿管路(25)均通过进气汇集管路(26)与全部燃料电池单堆(18)相连接，所述进气汇...

【专利技术属性】
技术研发人员：周苏，高建华，谢正春，胡哲，翟双，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：