燃料电池系统的气体供应方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统的气体供应方法。本申请旨在解决燃料电池系统存在的能耗较高的问题。为此目的，本申请的燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元，氧化剂供应单元包括送风装置、增压装置和气体混合装置。混合装置的第一进口与送风装置连通，第二进口与增压装置的赠与气体出口连通，燃料电池单元的氧化剂出口与增压装置的动力气体进口之间设置有第一调节阀，气体供应方法包括：获取混合气体出口的第一出口压力；比较第一出口压力与出口压力阈值的大小；根据比较结果，选择性地调整送风装置的运行功率或第一调节阀的开度。本申请利用剩余反应气体驱动增压装置实现系统的低能耗工作。统的低能耗工作。统的低能耗工作。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的气体供应方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池系统的气体供应方法。

技术介绍

[0002]燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元。在燃料电池系统工作过程中，燃料供应单元向燃料电池单元的阳极供应燃料，氧化剂供应单元向燃料电池单元的阴极供应氧化剂，燃料在阳极上分解出离子和电子，离子通过阴阳极之间的电解质到达阴极，电子经外电路传导到阴极，氧化剂中的氧气在阴极与离子和电子结合，电子在经外电路传导过程中产生电流，同时，由于本身的电化学反应以及电池的内阻，燃料电池还会产生一定的热量。
[0003]当前的氧化剂供应单元主要采用空气作为氧化剂，其供应方式多采用空压机或鼓风机来调节空气压力、流量并输送至燃料电池单元的氧化剂进口。进入燃料电池参与反应后的剩余空气则通过燃料电池单元的氧化剂出口直接排出。上述这种氧化剂供应方式不利于系统的节能，导致系统整体能耗较高的问题。
[0004]相应地，本领域需要一种新的燃料电池系统的气体供应方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决燃料电池系统存在的能耗较高的问题，本申请提供了一种燃料电池系统的气体供应方法，所述燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元，所述氧化剂供应单元包括送风装置、增压装置和气体混合装置，
[0006]所述气体混合装置具有第一进口、第二进口和混合气体出口，所述增压装置包括动力气体进口、动力气体出口、增压气体进口和增压气体出口，所述送风装置的进口与环境连通，所述送风装置的出口与所述第一进口连通，所述增压气体进口与环境连通，所述增压气体出口与所述第二进口连通，所述混合气体出口与所述燃料电池单元的氧化剂进口连通，所述燃料电池单元的氧化剂出口与所述动力气体进口连通，所述动力气体出口与环境连通，
[0007]所述氧化剂出口与所述动力气体进口之间设置有第一调节阀，
[0008]所述气体供应方法包括：
[0009]获取所述混合气体出口的第一出口压力；
[0010]比较所述第一出口压力与出口压力阈值的大小；
[0011]根据比较结果，选择性地调整所述送风装置的运行功率或所述第一调节阀的开度。
[0012]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，“根据比较结果，选择性地调整所述送风装置的运行功率或所述第一调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0013]如果所述第一出口压力大于所述出口压力阈值，则控制所述送风装置的运行功率
降低；
[0014]如果所述第一出口压力小于所述出口压力阈值，则控制所述第一调节阀开度增大。
[0015]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，在“控制所述送风装置的运行功率降低”的步骤之后，所述气体供应方法还包括：
[0016]获取所述混合气体出口的第二出口压力；
[0017]比较所述第二出口压力与所述出口压力阈值的大小；
[0018]如果所述第二出口压力仍然大于所述出口压力阈值，则控制所述第一调节阀的开度减小。
[0019]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，所述混合气体出口还通过排气管与环境连通，所述排气管上设置有安全阀，在“控制所述第一调节阀的开度减小”的步骤之后，所述气体供应方法还包括：
[0020]获取所述混合气体出口的第三出口压力；
[0021]比较所述第三出口压力与所述出口压力阈值的大小；
[0022]如果所述第三出口压力仍然大于所述出口压力阈值，则控制所述安全阀打开，直至所述混合气体出口的出口压力等于所述出口压力阈值。
[0023]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，所述混合气体出口与所述氧化剂进口之间设置有第二调节阀，所述气体供应方法还包括：
[0024]在控制所述送风装置的运行功率降低的同时、之前或之后，控制所述第二调节阀的开度减小。
[0025]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，在“控制所述第一调节阀开度增大”的步骤之后，所述气体供应方法还包括：
[0026]获取所述混合气体出口的第四出口压力；
[0027]比较所述第四出口压力与所述出口压力阈值的大小；
[0028]如果所述第四出口压力仍小于所述出口压力阈值，则控制所述送风装置的运行功率升高。
[0029]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，所述混合气体出口与所述氧化剂进口之间设置有第二调节阀，所述气体供应方法还包括：
[0030]在控制所述送风装置的运行功率升高的同时、之前或之后，控制所述第二调节阀的开度增大。
[0031]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，所述氧化剂供应单元还包括气液分离装置，所述气液分离装置包括废气进口和废气出口，所述废气进口与所述氧化剂出口连通，所述废气出口与所述动力气体进口连通，所述动力气体出口通过废气管与环境连通，所述废气管上设置有废气阀，所述动力气体出口还与所述废气出口连通，所述动力气体出口与所述废气出口之间设置有回流阀，所述气体供应方法还包括：
[0032]获取所述第一调节阀的进口压力；
[0033]比较所述进口压力与所述进口压力阈值的大小；
[0034]基于比较结果，控制所述回流阀和所述废气阀的开闭。
[0035]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，“基于比较结果，控制所
述回流阀和所述废气阀的开闭”的步骤进一步包括：
[0036]如果所述进口压力大于等于所述进口压力阈值，则控制所述回流阀关闭、所述废气阀打开；
[0037]如果所述进口压力小于所述进口压力阈值，则控制所述回流阀打开、所述废气阀关闭。
[0038]在上述燃料电池系统的气体供应方法的优选技术方案中，“根据比较结果，选择性地调整所述送风装置的运行功率或所述第一调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0039]如果所述第一出口压力等于所述出口压力阈值，则控制所述送风装置和所述第一调节阀保持当前状态。
[0040]本申请的优选技术方案，通过设置增压装置和气体混合装置，可以利用燃料电池单元反应剩余气体来驱动增压装置，从而利用增压装置将反应气体增压后输入气体混合装置，与送风装置输入气体混合装置的反应气体混合后由氧化剂进口输入燃料电池单元，从而降低送风装置的工作能耗，提高反应剩余气体的利用率。
[0041]气体供应方法通过比较第一出口压力与出口压力阈值的大小，并基于比较结果调整送风装置的运行功率或第一调节阀的开度，可以在第一出口压力较大时，通过降低送风装置的运行功率来降低系统能耗，而在送风压力较小时，通过调整第一调节阀来增大增压装置的增压效果，实现第一出口压力的提升的同时，不额外消耗能量。
[0042]通过在控制送风装置的运行功率降低之后，控制第一调节阀的开度减小，以及控制安全阀打本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的气体供应方法，所述燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元，其特征在于，所述氧化剂供应单元包括送风装置、增压装置和气体混合装置，所述气体混合装置具有第一进口、第二进口和混合气体出口，所述增压装置包括动力气体进口、动力气体出口、增压气体进口和增压气体出口，所述送风装置的进口与环境连通，所述送风装置的出口与所述第一进口连通，所述增压气体进口与环境连通，所述增压气体出口与所述第二进口连通，所述混合气体出口与所述燃料电池单元的氧化剂进口连通，所述燃料电池单元的氧化剂出口与所述动力气体进口连通，所述动力气体出口与环境连通，所述氧化剂出口与所述动力气体进口之间设置有第一调节阀，所述气体供应方法包括：获取所述混合气体出口的第一出口压力；比较所述第一出口压力与出口压力阈值的大小；根据比较结果，选择性地调整所述送风装置的运行功率或所述第一调节阀的开度。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的气体供应方法，其特征在于，“根据比较结果，选择性地调整所述送风装置的运行功率或所述第一调节阀的开度”的步骤进一步包括：如果所述第一出口压力大于所述出口压力阈值，则控制所述送风装置的运行功率降低；如果所述第一出口压力小于所述出口压力阈值，则控制所述第一调节阀开度增大。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的气体供应方法，其特征在于，在“控制所述送风装置的运行功率降低”的步骤之后，所述气体供应方法还包括：获取所述混合气体出口的第二出口压力；比较所述第二出口压力与所述出口压力阈值的大小；如果所述第二出口压力仍然大于所述出口压力阈值，则控制所述第一调节阀的开度减小。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统的气体供应方法，其特征在于，所述混合气体出口还通过排气管与环境连通，所述排气管上设置有安全阀，在“控制所述第一调节阀的开度减小”的步骤之后，所述气体供应方法还包括：获取所述混合气体出口的第三出口压力；比较所述第三出口压力与所述出口压力阈值的大小；如果所述第三出口压力仍然大于所述出口压力阈值，则控制所述安全阀打开，直至所述混合气体出口的出口压力等于所述出口压力阈值。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，俞国新，吕楠，常云雪，
申请(专利权)人：海尔智家股份有限公司，
类型：发明
国别省市：