燃料电池系统的湿度调节方法技术方案

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湿度调节方法。本申请旨在解决如何实现对进入燃料电池的气体进行湿度调节的问题。为此目的，本申请的燃料电池系统的氧化剂供给单元包括送风管和设置在送风管上的送风装置和加湿装置，送风管的一端与燃料电池单元的氧化剂进口连通，燃料电池单元的氧化剂出口通过回流管与加湿装置连通，回流管上设置有调节阀，湿度调节方法包括：获取氧化剂进口的进口湿度和氧化剂出口的出口湿度；比较进口湿度与进口湿度阈值的大小、出口湿度与出口湿度阈值的大小；根据比较结果，调节调节阀的开度。本申请能够利用反应剩余气体将燃料电池反应生成的水带回加湿装置进行湿度调节。反应生成的水带回加湿装置进行湿度调节。反应生成的水带回加湿装置进行湿度调节。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的湿度调节方法


[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湿度调节方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种能量转化装置，主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外部电路。质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)的电解质为质子导电性聚合物系的膜，在燃料电池反应时，燃料气体(以氢气为例)和氧化剂气体(以空气为例)分别由燃料电池的阳极和阴极通入，氢气在阳极上分解出氢离子和电子，氢离子通过阴阳极之间的质子交换膜到达阴极，电子经外电路传导到阴极，空气中的氧气在阴极与氢离子和电子结合生成水。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，产生的电流可以用于外部供电，产生的热量则用于外部供热。
[0003]由于质子交换膜的性质，其内部需要有足够量的水分才能保证质子交换膜的质子传导能力，而质子交换膜的质子传导能力在一定范围内与其内部含水量成正比，但超过该范围后，由于水量的提升，反而会引起电解质淹没，导致与其相连的电极或气体扩散层中的孔道被水堵塞。因此需要保证质子交换膜内的良好水平衡。
[0004]为此，需要一种燃料电池系统的湿度调节方法，来对进入燃料电池的气体湿度进行调节，以满足质子交换膜的水含量需求。

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，即为了解决如何实现对进入燃料电池的气体进行湿度调节的问题，本申请提供了一种燃料电池系统的湿度调节方法，所述燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供给单元和氧化剂供给单元，所述氧化剂供给单元包括送风管和设置在所述送风管上的送风装置和加湿装置，所述送风管的一端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通过回流管与所述加湿装置连通，所述回流管上设置有调节阀，
[0006]所述湿度调节方法包括：
[0007]获取所述氧化剂进口的进口湿度和所述氧化剂出口的出口湿度；
[0008]比较所述进口湿度与进口湿度阈值的大小、所述出口湿度与出口湿度阈值的大小；
[0009]根据比较结果，调节所述调节阀的开度。
[0010]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，所述加湿装置为膜加湿器，所述膜加湿器包括本体和透水膜，所述本体上设置有干气进口、干气出口、湿气进口和湿气出口，所述干气进口与所述干气出口之间形成有多条干气流通道，所述湿气进口与所述湿气出口之间形成有多条湿气流通道，所述干气流通道与所述湿气流通道分列于所述透水膜的两侧，所述回流管与所述湿气进口连通，所述湿气出口与环境连通，所述干气进口和所述干气出口分别与所述送风管的两端连通。
[0011]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，“根据比较结果，调节所述调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0012]如果所述进口湿度大于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度小于所述出口湿度阈值，则控制所述调节阀的开度减小。
[0013]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，所述膜加湿装置内设置有遮挡机构，所述遮挡机构能够遮挡所述湿气进口一侧的部分所述湿气流通道，所述湿度调节方法还包括：
[0014]在所述进口湿度大于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度小于所述出口湿度阈值时，控制所述遮挡机构遮挡部分所述湿气流通道。
[0015]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，所述燃料电池系统还包括调温器，所述调温器用于对进入所述加湿装置的氧化剂气体加热，所述湿度调节方法还包括：
[0016]在所述进口湿度大于所述进口湿度阈值时，计算所述进口湿度与所述进口湿度阈值的差值；
[0017]如果所述差值大于差值阈值，则控制所述调温器启动运行。
[0018]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，所述氧化剂出口还通过排气管与环境连通，所述排气管上设置有排气阀，“根据比较结果，调节所述调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0019]如果所述进口湿度大于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度大于所述出口湿度阈值，则控制所述调节阀关闭，且控制所述排气阀打开。
[0020]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，所述加湿装置还设置有喷淋机构，所述喷淋机构用于对进入所述加湿装置的氧化剂气体喷淋加湿，“根据比较结果，调节所述调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0021]如果所述进口湿度小于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度小于所述出口湿度阈值，则控制所述调节阀开度减小，且控制所述喷淋机构打开。
[0022]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，“根据比较结果，调节所述调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0023]如果所述进口湿度小于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度大于所述出口湿度阈值，则控制所述调节阀的开度增大。
[0024]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，“根据比较结果，调节所述调节阀的开度”的步骤进一步包括：
[0025]如果所述进口湿度等于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度等于所述出口湿度阈值，则控制所述调节阀的开度保持不变。
[0026]在上述燃料电池系统的湿度调节方法的优选技术方案中，所述进口湿度阈值和所述出口湿度阈值基于所述燃料电池的反应温度确定。
[0027]在本申请的优选技术方案中，将氧化剂出口通过回流管与加湿装置连通，能够利用反应剩余气体将燃料电池反应生成的水带回加湿装置中，从而利用反应生成的水进行湿度调节，简化系统结构、降低系统成本。
[0028]通过利用膜加湿器作为加湿装置，使得位于透水膜一侧的干气流通道内的氧化剂
气体与位于透水膜另一侧的湿气流通道的反应剩余空气之间形成压差，从而实现反应剩余空气中携带的水分穿过透水膜而加湿氧化剂气体，实现对氧化剂气体的湿度调节。
[0029]通过设置遮挡机构，能够对部分湿气流通道进行遮挡，从而通过物理的方式调节湿气流通道的使用数量，也即调节反应剩余气体与透水膜的接触面积，进而对氧化剂气体的湿度进行调节。
[0030]通过设置调温器，能够通过对氧化剂气体加热的方式来快速调节透水膜两侧的气体压力，从而调节透水膜的透水效果，快速降低氧化剂气体的湿度。
[0031]通过设置排气阀，能够在进出口湿度均较大时将反应剩余气体直接排出，避免反应剩余气体回流至加湿装置而阻碍氧化剂气体的湿度下降。
[0032]通过设置喷淋机构，能够通过对氧化剂气体喷淋的方式快速实现氧化剂气体的湿度增大，实现对氧化剂气体的快速湿度调节。
附图说明
[0033]下面参照附图来描述本申请的燃料电池系统的湿度调节方法。附图中：
[0034]图1为本申请的燃料电池系统的系统图；
[0035]图2为本申请的燃料电池系统的湿度调节方法的主流程图；
[0036]图3为本申请的燃料电池系统的湿度调节方法的一种具体实施方式的逻辑图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的湿度调节方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供给单元和氧化剂供给单元，所述氧化剂供给单元包括送风管和设置在所述送风管上的送风装置和加湿装置，所述送风管的一端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通过回流管与所述加湿装置连通，所述回流管上设置有调节阀，所述湿度调节方法包括：获取所述氧化剂进口的进口湿度和所述氧化剂出口的出口湿度；比较所述进口湿度与进口湿度阈值的大小、所述出口湿度与出口湿度阈值的大小；根据比较结果，调节所述调节阀的开度。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的湿度调节方法，其特征在于，所述加湿装置为膜加湿器，所述膜加湿器包括本体和透水膜，所述本体上设置有干气进口、干气出口、湿气进口和湿气出口，所述干气进口与所述干气出口之间形成有多条干气流通道，所述湿气进口与所述湿气出口之间形成有多条湿气流通道，所述干气流通道与所述湿气流通道分列于所述透水膜的两侧，所述回流管与所述湿气进口连通，所述湿气出口与环境连通，所述干气进口和所述干气出口分别与所述送风管的两端连通。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的湿度调节方法，其特征在于，“根据比较结果，调节所述调节阀的开度”的步骤进一步包括：如果所述进口湿度大于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度小于所述出口湿度阈值，则控制所述调节阀的开度减小。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统的湿度调节方法，其特征在于，所述膜加湿装置内设置有遮挡机构，所述遮挡机构能够遮挡所述湿气进口一侧的部分所述湿气流通道，所述湿度调节方法还包括：在所述进口湿度大于所述进口湿度阈值，且所述出口湿度小于所述出口湿度阈值时，控制所述遮挡机构遮挡部分所述湿气流通道。5.根据权利要求3或4所述的燃料电池系统的...

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