燃料电池电站稳定工作控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种燃料电池电站稳定工作控制系统及方法，所述系统包括工作电堆以及与所述工作电堆串联的备用电堆，所述工作电堆和备用电堆的入口处均设有氢气入口阀、空气入口阀和水入口阀，所述工作电堆和备用电堆的出口处均设有氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。本发明专利技术对于整个燃料电池发电系统来说，不需要停机吹扫就能够长时间的稳态运行而不会发生电堆水淹的故障，维修人员可以在保证安全的前提下，整个燃料电池发电系统不停机的情况对有故障的电堆进行维修或更换。维修或更换。维修或更换。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电站稳定工作控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池电站稳定工作控制系统及方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池设置有氢气管道和空气管道，通过氢气管道向电堆通入氢气，通过空气管道向电堆通入空气，氢气和空气中的氧气在电堆反应产生电能，并生成副产物水，随着反应不断进行，燃料电池堆内积累的水导致多孔扩散电极孔隙率下降，反应气体传递阻力增加，电池的输出功率随之降低。
[0003]现有技术解决上述问题常用的方法是在燃料电池运行一段时间后，需要停机通过空气管道向燃料电池再持续通入一段时间的空气，将燃料电池的水分吹扫干净，再开机运行，此方法缩短了燃料电池稳定的持续运行时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种燃料电池电站稳定工作控制系统及方法，以克服现有技术中的燃料电池系统许垚停机才能进行水分吹扫的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种燃料电池电站稳定工作控制系统，包括工作电堆以及与所述工作电堆串联的备用电堆，所述工作电堆和备用电堆的入口处均设有氢气入口阀、空气入口阀和水入口阀，所述工作电堆和备用电堆的出口处均设有氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。
[0006]优选地，所述工作电堆为多个且串联在一起，所述备用电堆为一个且与多个工作电堆串联。
[0007]优选地，所述工作电堆和备用电堆均为多个且并联在一起，每个工作电堆均与一个备用电堆对应串联。
[0008]优选地，所述工作电堆和备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均为两通比例阀。
[0009]本专利技术还提供了一种燃料电池电站稳定工作控制方法，包括以下步骤：
[0010]S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，所述工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于开启状态，所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于关闭状态；
[0011]S2.燃料电池系统运行一段时间后，开启所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭所述工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持所述工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将所述工作电堆内积聚的水吹扫出去；
[0012]S3.吹扫结束后，开启所述工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，关闭所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和
水出口阀。
[0013]优选地，燃料电池系统包括串联在一起的多个工作电堆和一个备用电堆，所述控制方法包括以下步骤：
[0014]S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，各个工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于开启状态，所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于关闭状态；
[0015]S2.燃料电池系统运行一段时间后，开启所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭第一个工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持第一个工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将第一个工作电堆内积聚的水吹扫出去；
[0016]S3.第一个工作电堆吹扫结束后，开启第一个工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，关闭第二个工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持第二个工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将第二个工作电堆内积聚的水吹扫出去；
[0017]S4.第二个工作电堆吹扫结束后，重复上述步骤进行下一个工作电堆的吹扫，全部工作电堆逐一完成吹扫后，关闭所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。
[0018]优选地，空气对工作电堆的吹扫时间为3
‑
5分钟。
[0019]优选地，当某个工作电堆出现故障时，开启所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭故障的工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。
[0020]本专利技术的燃料电池电站稳定工作控制系统及方法对于整个燃料电池发电系统来说，不需要停机吹扫就能够长时间的稳态运行而不会发生电堆水淹的故障，当如果有一个电堆有故障时，可以立即启动备用电堆，使电网不会有较大的波动，维修人员可以在保证安全的前提下，整个燃料电池发电系统不停机的情况对有故障的电堆进行维修或更换。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的燃料电池电站稳定工作控制系统的示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0023]本实施例的燃料电池电站稳定工作控制系统包括：工作电堆以及与工作电堆串联的备用电堆，工作电堆和备用电堆的氢气、空气、冷却水入口处均设有氢气入口阀、空气入口阀和水入口阀，工作电堆和备用电堆的氢气、空气、冷却水出口处均设有氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均为两通比例阀。
[0024]工作电堆可以为多个且串联在一起，备用电堆为一个且与多个工作电堆串联，如图1所示，三个工作电堆(工作电堆1、工作电堆2、工作电堆3)和一个备用电堆4。工作电堆和
备用电堆也可以均为多个且并联在一起，每个工作电堆均与一个备用电堆对应串联。
[0025]本实施例的燃料电池电站稳定工作控制方法，包括以下步骤：
[0026]S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于开启状态，备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于关闭状态；
[0027]S2.燃料电池系统运行一段时间后，开启备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将工作电堆内积聚的水吹扫出去；
[0028]S3.吹扫结束后，开启工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，关闭备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。
[0029]燃料电池系统可以包括串联在一起的多个工作电堆和一个备用电堆，如图1所示，包括：工作电堆1、工作电堆2、工作电堆3和备用电堆4，具体控制方法包括以下步骤：
[0030]S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，各个工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电站稳定工作控制系统，其特征在于，包括工作电堆以及与所述工作电堆串联的备用电堆，所述工作电堆和备用电堆的入口处均设有氢气入口阀、空气入口阀和水入口阀，所述工作电堆和备用电堆的出口处均设有氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。2.根据权利要求1所述的燃料电池电站稳定工作控制系统，其特征在于，所述工作电堆为多个且串联在一起，所述备用电堆为一个且与多个工作电堆串联。3.根据权利要求1所述的燃料电池电站稳定工作控制系统，其特征在于，所述工作电堆和备用电堆均为多个且并联在一起，每个工作电堆均与一个备用电堆对应串联。4.根据权利要求1所述的燃料电池电站稳定工作控制系统，其特征在于，所述工作电堆和备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均为两通比例阀。5.一种燃料电池电站稳定工作控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，所述工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于开启状态，所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于关闭状态；S2.燃料电池系统运行一段时间后，开启所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭所述工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持所述工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将所述工作电堆内积聚的水吹扫出去；S3.吹扫结束后，开启所述工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，关闭所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。6.根据权利要求5所述的燃料电池电站稳定工作控...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小刚，吴学鹏，张波，
申请(专利权)人：大连一元氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：