一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统和汽车技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统和汽车，通过改进了燃料电池的阳极氢气循环系统，加入两个电磁阀在循环回路，减压处理装置的进气端与氢瓶的出气端相连通，减压处理装置的出气端与三通阀的第一阀口连通，三通阀的第二阀口和第二电磁阀的进气端连通，三通阀的第三阀口和电堆阳极的进气端相连，第二电磁阀的出气端与循环泵的出气端相连，循环泵的第二端与电堆阳极的排气端相连，第一电磁阀的进气端与循环泵的出气端相连，第一电磁阀的出气端与大气连通。该系统能使阳极的吹扫更彻底，并且燃料的利用率会大大提高，成本较低且易于实现。成本较低且易于实现。成本较低且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统和汽车


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体涉及一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统和汽车。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)与内燃机相比具有许多优点，包括工作温度低、噪声小、污染物排放低、功率密度高、效率高。在实验室实验中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)总是会被提供过量的氢化学计量比，以避免燃料短缺并去除产生的液态水。阳极的吹扫措施是必要的，因为在燃料电池运行过程中来自阴极的水和氮气会逐渐扩散到阳极并在阳极内积累，导致氢气的稀释和电堆性能下降。而现在普遍采用的阳极吹扫策略大都是以一定时间间隔来控制吹扫阀的打开或关闭，这样一方面对阳极的吹扫不彻底，因为即使在再循环模式下，气体杂质也会在阳极内积累，另一方面，这种简单的气体管理策略势必造成氢气的浪费，燃料利用率降低，经济性变差。

技术实现思路

[0003]本技术解决的一个主要问题是如何彻底吹扫燃料电池运行过程中积累到阳极的来自阴极的氮气，从而提高电堆性能和燃料的利用率。
[0004]根据本技术的一个方面，本技术提供一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统，包括：
[0005]电堆和连接电堆阳极的氢气供应循环系统；
[0006]电堆、氢瓶、减压处理装置、三通阀、第一电磁阀、第二电磁阀和循环泵；
[0007]所述减压处理装置的进气端与所述氢瓶的出气端相连通，所述减压处理装置的出气端与所述三通阀的第一阀口连通；
[0008]所述三通阀的第二阀口和所述第二电磁阀的进气端连通；
[0009]所述三通阀的第三阀口和所述电堆阳极的进气端相连；
[0010]所述第二电磁阀的出气端与所述循环泵的第一端相连；
[0011]所述循环泵的第二端与所述电堆阳极的排气端相连；
[0012]所述第一电磁阀的进气端与所述循环泵的第一端相连；
[0013]所述第一电磁阀的出气端与大气连通。
[0014]在一些实施例中，还包括第一传感器，所述第一传感器设置于第一电磁阀的进气端。
[0015]在一些实施例中，还包括第二传感器，所述第二传感器设置于第二电磁阀的进气端。
[0016]在一些实施例中，所述第一传感器为压力传感器。
[0017]在一些实施例中，所述第二传感器为压力传感器。
[0018]根据本技术的另一个方面，还公开一种汽车，其上装配有如前任一所述的一
种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统。
[0019]本技术通过改进了燃料电池的阳极氢气循环系统，采用加入两个电磁阀在循环回路中的手段，并提出相应的控制策略来进行阳极气体的管理，该策略能使阳极的吹扫更彻底，并且燃料的利用率和电堆的性能会大大提高。
附图说明
[0020]本技术构成说明书的一部分附图描述了本技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。
[0021]图1为本技术实施例中一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
[0023]同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0024]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
[0025]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
[0026]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0027]在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0028]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0029]如图1所示，为本技术实施例一中一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统，包括电堆和连接电堆阳极的氢气供应循环系统；所述氢气供应循环系统包括氢瓶、减压处理装置、三通阀、第一电磁阀、第二电磁阀和循环泵；所述减压处理装置的进气端与所述氢瓶的出气端相连通，所述减压处理装置的出气端与所述三通阀的第一阀口连通；所述三通阀的第二阀口和所述第二电磁阀的进气端连通；所述三通阀的第三阀口和所述电堆阳极进气端相连；所述第二电磁阀的出气端与所述循环泵的第一端相连；所述循环泵的第二端与所述电堆阳极的出气端相连；所述第一电磁阀的进气端与所述循环泵的第一端相连；所述第一电磁阀的出气端与大气连通。
[0030]在一些实施例中，用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统中还设置有数个传感器，其中，第一传感器设置于第一电磁阀的进气端。
[0031]在一些实施例中，用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统中的第二传感器设置于第二电磁阀的进气端。
[0032]在一些实施例中，用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统中的所述传感器全为压
力传感器或全为浓度传感器，或者一些为压力传感器，一些为浓度传感器。
[0033]根据本技术的另一个方面，还公开一种汽车，包括汽车本体和装配在汽车本体上的如前任一所述的一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统。
[0034]实施例一中通过控制两个电磁阀和循环泵的开启和关闭来实现气体的管理，阳极的气体管理共分为四个模式，即断开模式(模式1)，循环模式(模式2)，压缩模式(模式3),吹扫模式(模式4)，各运行模式的控制规则可见表一：
[0035][0036]首先氢气管理系统工作在模式1，此时电磁阀1、2和循环泵都不开启，来自氢瓶的高压气体经减压后进入电堆，随着气体杂质的不断累积以及氢气浓度在单体上的分布不均，单体之间的压差会增大，当达到一定阈值时，便进入模式2，即循环模式。气体中的杂质伴随着更多的氢气在阳极气体回路中循环，各单体因燃料的均匀分布而压差降低，在运行时间T1后进入模式3(压缩模式)，此时燃料在单体之间再次分布不均，单体之间压差再次增大，达到一定阈值时，便可进入模式4(吹扫模式)，此时由于保持电磁阀2的关闭，阻止了积累在阳极气体中的杂质再次进入循环回路，全部经过电磁阀1排放入大气，从而吹扫的更彻底。吹扫模式一般设T2为3s左右，结束后再次进入模式1。
[0037]四个模式为一个运行周期，相比传统吹扫方法，吹扫时间大大缩短，节约了更多氢气，同时吹扫更干净，效率更高。
[0038]本技术提出的用于质子交换膜燃料电池阳极再循环的气体管理方法，在阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统，其特征在于，包括：电堆、氢瓶、减压处理装置、三通阀、第一电磁阀、第二电磁阀和循环泵；所述减压处理装置的进气端与所述氢瓶的出气端相连通，所述减压处理装置的出气端与所述三通阀的第一阀口连通；所述三通阀的第二阀口和所述第二电磁阀的进气端连通；所述三通阀的第三阀口和所述电堆阳极的进气端相连；所述第二电磁阀的出气端与所述循环泵的出气端相连；所述循环泵的第二端与所述电堆阳极的排气端相连；所述第一电磁阀的进气端与所述循环泵的出气端相连；所述第一电磁阀的出气端与大气连通。2.如权利要求1所述的一种用于PEMFC阳极再循环的气体管理系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌泉，郝义国，胡帅，
申请(专利权)人：黄冈格罗夫氢能汽车有限公司，
类型：新型
国别省市：