一种活化燃料电池系统、车辆以及活化方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种活化燃料电池系统、车辆以及活化方法，所述系统包括电堆、氮气源、空气子系统和氢气子系统，所述电堆包括空气侧进口和氢气侧进口；所述空气子系统包括增湿器和入口三通阀；所述氢气子系统包括氢气供给装置；所述入口三通阀通过第二电磁阀与氢气供给装置的出口端连通；所述入口三通阀连接在空气侧进口与增湿器之间；所述氮气源、氢气供给装置、氢气侧进口依次连通；本发明专利技术可以定期对燃料电池发动机进行吹扫活化，恢复电堆性能；氮气源的氮气可以定期进行补充，补充一次氮气的时间只需要几分钟，大大降低活化的难度，提高效率。提高效率。提高效率。

【技术实现步骤摘要】
一种活化燃料电池系统、车辆以及活化方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种活化燃料电池系统、车辆以及活化方法。

技术介绍

[0002]随着传统汽车的排放对环境污染问题的影响越来越严重，新能源汽车成了解决汽车尾气排放的重要途径，其中具有能量效率高，充氢时间短、续航里程长、对空气有净化作用等优点的燃料电池汽车越来越受到大家的重视。
[0003]燃料电池耐久性问题一直都是制约燃料电池汽车快速发展的一个大的因素，随着燃料电池发动机运行时间的增长，燃料电池电堆的性能会慢慢衰减，当燃料电池电堆衰减到初始状态的80％时认为寿命终结。造成燃料电池电堆衰减的因素可以分为两大类：一是不可逆的衰减，例如碳载体腐蚀，催化剂流失，铂颗粒变大，质子交换膜破损等；还有一种是可逆的衰减，其中最重要的可逆衰减就是催化剂被杂质气体污染，例如空气中的硫化物、氮化物、氢气中带有还原性的气体杂质等。杂质会在催化剂表面反应，造成催化剂表面被覆盖，造成反应面积降低，空气中的微尘也会吸附在气体扩散层，造成气体扩散层被堵塞。
[0004]活化是解决可逆衰减损伤的主要方式，但一般活化都是采用离线的方式，既将燃料电池发动机拆卸下来，放到测试台上进行。有一种活化方式：给发动机两侧通入湿润的空气，通过空气氧化作用氧化掉阳极侧的杂质，并排出电堆，解决杂质气体造成的衰减，湿润的空气也可以脱附掉附着在气体扩散层里面的杂质，恢复电堆的气体扩散能力。现有技术中，通过将发动机拆卸下来，放到测试台上进行操作，两侧给电堆通入湿润的空气，达到活化的目标，最终实现恢复性能的效果。
[0005]现有技术中无在线活化方案，随着燃料电池发动机运行时间增长，造成性能衰减严重；恢复性能的保养方式需要拆卸发动机并放到测试台架上进行活化，工作难度大，资源消耗多，用户体验差。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：提供解决发动机运行时间较长后，性能衰减严重的问题、保养难度大、用户体验差的问题的活化燃料电池系统、车辆以及活化方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的第一种技术方案为：
[0008]一种活化燃料电池系统，包括电堆、氮气源、空气子系统和氢气子系统，所述电堆包括空气侧进口和氢气侧进口；所述空气子系统包括增湿器和入口三通阀；所述氢气子系统包括氢气供给装置；所述入口三通阀通过第二电磁阀与氢气供给装置的出口端连通；所述入口三通阀连接在空气侧进口与增湿器之间；
[0009]所述氮气源、氢气供给装置、氢气侧进口依次连通。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的第二种技术方案为：
[0011]一种车辆，包括上述的活化燃料电池系统。
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的第三种技术方案为：
[0013]一种上述的活化燃料电池系统的活化方法，
[0014]活化燃料电池系统运行时从剩余时间开始进行活化倒计时；
[0015]活化燃料电池系统收到关机指令后执行正常的关机吹扫；
[0016]吹扫完成后判断倒计时是否为0；若不为0则执行剩下的关机操作，将剩下的时间写入到存储芯片中；若为0，且运行时系统温度达到了正常的工作温度，则控制系统降温，否则执行关机操作；
[0017]温度降低后，释放氮气源的氮气；
[0018]置换掉电堆内残余的氢气；
[0019]置换完成后，关闭氢气子系统和氮气源并将入口三通阀调整至预设开度；
[0020]进行空气侧和氢气侧的空气吹扫；
[0021]吹扫完成后，关闭活化燃料电池系统，将倒计时时间重新写入到存储芯片中，并将活化完成标志置为1。
[0022]本专利技术的有益效果在于：通过本申请的技术方案可以定期对燃料电池发动机进行吹扫活化，恢复电堆性能；无需进行拆卸并放到测试台架上进行活化，直接在车辆上即可进行活化，大大的提升了效率；氮气源的氮气可以定期进行补充，补充一次氮气的时间只需要几分钟，克服现有技术中拆装一次发动机并进行活化需要几个小时甚至一天的时间的情况，大大降低活化的难度，提高效率。
附图说明
[0023]图1为本专利技术具体实施方式的一种活化燃料电池系统的结构框图；
[0024]图2为本专利技术具体实施方式的一种活化燃料电池系统活化方法的流程示意图；
[0025]图3为本专利技术具体实施方式的一种活化燃料电池系统活化方法的置换方法的流程示意图；
[0026]标号说明：1、空气过滤器；2、空压机；3、中冷器；4、增湿器；5、入口三通阀；6、第二电磁阀；7、氢气供给装置；8、第一电磁阀；9、瓶口阀；10、氮气源；11、常开阀；12、氢气循环装置；13、排氢阀；14、节气门；15、电堆。
具体实施方式
[0027]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0028]请参照图1至图3，一种活化燃料电池系统，包括电堆15、氮气源10、空气子系统和氢气子系统，所述电堆15包括空气侧进口和氢气侧进口；所述空气子系统包括增湿器4和入口三通阀5；所述入口三通阀5通过第二电磁阀6与氢气供给装置7的出口端连通；所述入口三通阀5连接在空气侧进口与增湿器4之间；
[0029]所述氢气子系统包括氢气供给装置7；所述氮气源10、氢气供给装置7、氢气侧进口依次连通。
[0030]工作原理：温度越高，空气中的水蒸气物质的量越高，刚刚停机后的燃料电池发动机，空气侧的水含量很高，接近100％，如果温度降低，水蒸气会从空气中冷凝，其中一部分
会变成液态水，剩余的部分仍然存在空气中，此时的空气湿度为100％，可以利用该原理为活化提供湿润的空气；空气和氢气在电堆15的同一侧，会对电堆15造成永久性的损伤，因此氮气的作用是为了置换氢气侧的气体，活化时置换掉氢气侧的氢气，活化后的第一次开机时置换掉氢气侧的空气。
[0031]从上述描述可知，通过本申请的技术方案可以定期对燃料电池发动机进行吹扫活化，恢复电堆15性能；氮气源10的氮气可以定期进行补充，补充一次氮气的时间只需要几分钟，克服现有技术中拆装一次发动机并进行活化需要几个小时甚至一天的时间的情况，大大降低活化的难度，提高效率。
[0032]进一步的，所述空气子系统还包括空气过滤器1、空压机2、中冷器3以及节气门14；
[0033]所述增湿器4包括空气路和废气路，所述空气过滤器1、空压机2、中冷器3、空气路、入口三通阀以及空气侧进口依次连通；
[0034]所述电堆15还包括空气侧出口，所述空气侧出口、废气路以及节气门14依次连通。
[0035]进一步的，所述氢气子系统包括第一电磁阀8、氢气循环装置12以及排氢阀13；
[0036]所述第一电磁阀8、氢气供给装置7、氢气侧进口连通依次连通；所述氮气源10包括瓶口阀9，所述瓶口阀9的出口与连接在第一电磁阀8、氢气供给装置7之间；
[0037]所述电堆15还包括氢气侧出口，所述氢气侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活化燃料电池系统，其特征在于，包括电堆、氮气源、空气子系统和氢气子系统，所述电堆包括空气侧进口和氢气侧进口；所述空气子系统包括增湿器和入口三通阀；所述氢气子系统包括氢气供给装置；所述入口三通阀通过第二电磁阀与氢气供给装置的出口端连通；所述入口三通阀连接在空气侧进口与增湿器之间；所述氮气源、氢气供给装置、氢气侧进口依次连通。2.根据权利要求1所述的活化燃料电池系统，其特征在于，所述空气子系统还包括空气过滤器、空压机、中冷器以及节气门；所述增湿器包括空气路和废气路，所述空气过滤器、空压机、中冷器、空气路、入口三通阀以及空气侧进口依次连通；所述电堆还包括空气侧出口，所述空气侧出口、废气路以及节气门依次连通。3.根据权利要求1所述的活化燃料电池系统，其特征在于，所述氢气子系统包括第一电磁阀、氢气循环装置以及排氢阀；所述第一电磁阀、氢气供给装置、氢气侧进口连通依次连通；所述氮气源包括瓶口阀，所述瓶口阀的出口与连接在第一电磁阀、氢气供给装置之间；所述电堆还包括氢气侧出口，所述氢气侧出口分别与氢气循环装置、排氢阀连通；所述氢气循环装置与氢气侧进口连通。4.根据权利要求3所述的活化燃料电池系统，其特征在于，所述氢气供给装置与氢气侧进口之间还设置有常开阀。5.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1
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4任意一项所述的活化燃料电池系统。6.一种权利要求1
‑
4任意一项所述的活化燃料电池系...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛有冬，赵兴旺，韩竹，王鹏，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：