一种燃料电池高效吹扫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高效吹扫系统及其控制方法，涉及康复医学用辅助装置领域，解决了现有的燃料电池内气体流路中的堆积在的气体流路中附近的水无法完全排出，且吹扫效率较低的问题，现提出如下方案，其包括空气供给模块A0、氢气供给模块H0、散热模块W0、PEMFC1燃料电池，所述空气供给模块A0包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、空气入口阀A4、空气出口阀A1、旁通阀A2、反吹扫阀A6、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和相互连接管路组成，所述氢气供给模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4。本装置具有可以高效且全面的吹扫排水，提高了燃料电池反应输出效率。提高了燃料电池反应输出效率。提高了燃料电池反应输出效率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及康复医学用辅助装置领域，尤其涉及一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种通过将燃料和氧化剂分别通入包含一定其他结
[0003]构的阳极与阴极，从而直接将化学能转化为电能的装置。固体高分子型燃料电池是一种利用电解质膜只允许质子通过这一特性而组建的电池，每个电池单体包含阳极、阴极和夹杂在电极间的电解质膜组成，为了获得较高的功率输出，通常将多个燃料电池单体进行堆叠。固体高分子型燃料电池中的电解质膜是一种聚合物，可以较容易地制造且能够在低温下运行，同时能量转化方面效率比热力发电高，作为便携式电源和可移动物体的电源具有较大优势。
[0004]在聚合物电解质燃料电池中，一般使用氢气作为阳极燃料，空气作为阴极氧化剂，在阳极处发生下式(1)中反应。
[0005]H2
→
2H++2e
‑
(1)
[0006]上述反应中产生的电子在外部电路中做功后流入阴极，上述反应中产生的质子穿过聚合物电解质膜到达阴极，并在阴极发生下式(2)中反应。
[0007]2H++(1/2)O2+2e
‑→
H2O(2)
[0008]上述(2)式中产生的水从燃料电池中排出，完成整个发电过程。一方面，湿润的聚合物电解质膜由于存在水合作用，更利于质子从中通过，因此维持一定的电解质含水量可以促进燃料电池的发电。另一方面，在燃料电池发电时产生一定量的水，若不及时将水从燃料电池气体供给管路中排出，可能阻碍足够量的待反应气体向催化剂层流动，从而降低燃料电池的输出，特别地，当燃料电池停止运行时，需将内部与连接管路中所有水分排出，否则残留的水在低温环境下产生冻结，使下次发电启动性能降低。
[0009]在以往的吹扫方法中，存在无法将燃料电池气体流路中特别是堆积在气体流路进出口附近的水完全排出的可能，且已公布的吹扫方法效率不高。因此提出一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法，解决了现有的燃料电池内气体流路中的堆积在的气体流路中附近的水无法完全排出，且吹扫效率较低的问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种燃料电池高效吹扫系统，包括空气供给模块A0、氢气供给模块H0、散热模块W0、PEMFC1燃料电池，所述空气供给模块A0包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、空气入口阀A4、空气出口阀A1、旁通阀A2、反吹扫阀A6、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和相互连接管路组成，所述氢气供给
模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4、气液分离器H5、氢管路泄放阀H6、氢气入口压力表P1、氢气出口压力表P2和相互连接管路组成，所述散热模块W0包括三通调节阀W1、散热器W2、冷却剂循环泵W3、冷却剂出口温度传感器T1、冷却剂入口温度传感器T2和相互连接的管路，所述控制器U0连接有环境温度传感器T3。
[0012]优选的，所述空气过滤器A5连接有空气压缩机A3，所述空气压缩机A3的出口连接有旁通阀A2、空气入口阀A4、反吹扫阀A6，所述空气入口阀A4与PEMFC1燃料电池的空气进口连接，且空气入口阀A4上安装有空气入口压力传感器P3，所述PEMFC1燃料电池的空气出口连接有空气出口阀A1，且空气出口阀A1上安装有出口压力传感器P4，所述旁通阀A2与反吹扫阀A6分别与空气出口阀A1的出气口与进气口连接。
[0013]优选的，所述氢罐TK1上依次连接有瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3，所述氢气流量控制器H3与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接，且氢气流量控制器H3上安装有氢气入口压力表P1，所述PEMFC1燃料电池的氢气出口安装有氢气出口压力表P2，且PEMFC1燃料电池的氢气出口连接有气液分离器H5，所述气液分离器H5分别连接有氢循环泵H4与氢管路泄放阀H6，所述氢循环泵H4与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接。
[0014]优选的，所述EMFC1燃料电池的氢气进口连接三通调节阀W1，且EMFC1燃料电池的氢气进口上安装有冷却剂出口温度传感器T1，所述三通调节阀W1分别连接有散热器W2与冷却剂循环泵W3，且散热器W2与冷却剂循环泵W3互相连接，所述冷却剂循环泵W3与EMFC1
[0015]燃料电池的空气出口连接，并在空气出口处安装有冷却剂入口温度传感器T2。
[0016]优选的，所述控制器U0上安装有环境温度传感器T3，所述控制器U0与空气出口阀A1、散热器W2、氢气压力调节阀H2控制信号连接。
[0017]优选的，所述空气入口阀A4与氢管路泄放阀H6之间连接有吹扫泄放阀A7。
[0018]一种燃料电池高效吹扫系统的控制方法，包括以下步骤：
[0019]S1：首先S10判断燃料电池是否发出停止运行信号，即运行开关是否关闭，若没有停止运行信号S10为否，则结束此控制，若收到停止运行信号S10为是，则进行S20控制；
[0020]S2：运行正向吹扫，此时保持压缩机A3运行，具体运行转速根据试验测试确定，并打开阀A4、A1，关闭A2、A6、A7，并在S30中判断吹扫持续时间是否达到Tn，此时间由试验确定；
[0021]S3：若S30判断结果为是，则停止正向吹扫，停止压缩机A3运行；
[0022]S4：进入S50判断P3和P4的差值是否小于P0+a，a为缓冲设定的微小值，如果S50判断为否，持续保持正向停止状态；
[0023]S5：等待空气完全排出直至压差接近P0，此时进入S60，开始反向吹扫，打开A6、A7，关闭A4、A1，打开压缩机，以相同的转速或其他转速运行；
[0024]S6：进入S70，判断反向吹扫持续时间是否达到Tm，Tm可以与Tn相同，亦可小于Tn，当S70判断为是，进入S80，停止反向吹扫，关闭压缩机A3，结束吹扫控制。
[0025]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法具有如下有益效果：
[0026]1、本专利技术提供一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法，通过。
[0027]2、本专利技术提供一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法，通过。
附图说明
[0028]图1为一种燃料电池高效吹扫系统的控制系统原理图。
[0029]图2为一种燃料电池高效吹扫系统的控制方法的流程图一。
[0030]图3为一种燃料电池高效吹扫系统的控制方法的流程图二。
[0031]图4为一种燃料电池高效吹扫系统的吹扫时进出口压力损失变化曲线图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池高效吹扫系统，包括空气供给模块A0、氢气供给模块H0、散热模块W0、PEMFC1燃料电池，其特征在于，所述空气供给模块A0包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、空气入口阀A4、空气出口阀A1、旁通阀A2、反吹扫阀A6、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和相互连接管路组成，所述氢气供给模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4、气液分离器H5、氢管路泄放阀H6、氢气入口压力表P1、氢气出口压力表P2和相互连接管路组成，所述散热模块W0包括三通调节阀W1、散热器W2、冷却剂循环泵W3、冷却剂出口温度传感器T1、冷却剂入口温度传感器T2和相互连接的管路，所述控制器U0连接有环境温度传感器T3。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池高效吹扫系统，其特征在于，所述空气过滤器A5连接有空气压缩机A3，所述空气压缩机A3的出口连接有旁通阀A2、空气入口阀A4、反吹扫阀A6，所述空气入口阀A4与PEMFC1燃料电池的空气进口连接，且空气入口阀A4上安装有空气入口压力传感器P3，所述PEMFC1燃料电池的空气出口连接有空气出口阀A1，且空气出口阀A1上安装有出口压力传感器P4，所述旁通阀A2与反吹扫阀A6分别与空气出口阀A1的出气口与进气口连接。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池高效吹扫系统，其特征在于，所述氢罐TK1上依次连接有瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3，所述氢气流量控制器H3与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接，且氢气流量控制器H3上安装有氢气入口压力表P1，所述PEMFC1燃料电池的氢气出口安装有氢气出口压力表P2，且PEMFC1燃料电池的氢气出口连接有气液分离器H5，所述气液分离器H5分别连接有氢循环泵H4与氢管路泄放阀H6，所述氢循环泵H4与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李砻，张媛，霍晓强，杨怡，
申请(专利权)人：北京氢马力新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：