船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统及控制方法。其中，船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，包括：混合腔、第一水泵、第一水箱、第三水泵、第二水箱、第四排水阀、去离子罐、过滤器和第二水泵；所述第二水泵抽取的行驶水域的水依次经过滤器、去离子罐、第四排水阀、第二水箱、第三水泵、第一水箱和第一水泵进入混合腔对进入电堆的空气进行加湿，所述第二水箱内设置水质检测装置，所述第二水箱底部出口与第二水泵的入口连通。达到提高检测准确性的目的。提高检测准确性的目的。提高检测准确性的目的。

【技术实现步骤摘要】
船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统及控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着氢燃料电池技术的发展，氢燃料电池动力船舶因其高效、无污染、设备运行噪音低等特点，成为船舶业实现绿色转型的主要技术路线，全国多地已出台相应的氢能政策，推动氢燃料电池在船舶领域的应用。
[0003]质子交换膜燃料电池系统包括电堆和四大子系统：
[0004]电堆是电化学反应发生的主要场所，在电催化剂作用下，氢气在电堆中的阳极发生氧化反应，氧气在电堆中的阴极发生还原反应，从而将蕴含在氢气和氧气中的化学能直接转化为电能，且产物只有水，整个转化过程为温和的电化学反应过程，不受热力学卡诺循环限制，其理论能量转化效率高达87％。
[0005]四大子系统包括氢气子系统、空气子系统、冷却子系统和负载控制子系统。其中，空气子系统用于为上述电堆阴极侧提供具有一定温度、湿度和压力的空气。为了提高电堆的发电性能、稳定性和耐久性，需要保证电堆中的质子交换膜具有较高的质子传输性能，而质子交换膜的质子传输性能极度依赖膜中的水含量，因此需要给进入电堆阴极侧的空气进行加湿。
[0006]现有的船用燃料电池系统加湿技术中，为了给电堆进行大范围持续性加湿，往往采用喷雾加湿技术，并且喷雾加湿所用的液态水一般来自于电堆内部产水，由于电堆内部产水量有限，因此存在无法对电堆持续加湿的问题。
[0007]专利技术人在实施本技术方案中，采用船舶行驶水域中的水进行加湿。然而，船舶行驶的水域中含有大量的盐离子，尤其是对于在海洋中航行的船舶，更是如此。为了除去水中的各种盐离子，采用将水经过去离子水罐处理，然后在去离子水罐的出口管路上安装电导率仪，通过测试处理后的水的电导率值，判定水中盐离子含量，含量不达标时，控制三通阀将水外排，含量达标后存储到储水罐中，再将储水罐中经过处理的液态水通入喷雾加湿器中，实现对入堆空气的加湿。而从船舶行驶水域中取得的水经过去离子水罐后直接进入储水箱，这就要求水域中的水经过一次去离子水罐处理后，水中的盐离子含量就必须达标，否则就容易出现水质不达标被连续外排，水箱中缺水的情况。这就要求去离子水罐有更高的性能(一次处理就达标的性能)，造成去离子水罐体积庞大、内部路径长，阻力大，功耗高；同时需要对去离子水罐进行高频率更换(只要无法一次处理就达标，就需要更换)，使用成本高昂，且无法长时间连续运行。
[0008]而电导率仪位于去离子水罐出口管路上，管路中水流速度快，导致测试结果可靠性差，容易造成水箱中盐离子含量超标，这样的水通过喷雾增湿器进入电堆，将造成喷头堵塞、电堆阴极堵塞、关键材料衰减，严重影响整套船用燃料电池系统的可靠性和寿命。
[0009]专利技术人在实施过程中发现该种技术存在以下问题：
[0010]①
水质不达标被连续外排，水箱中缺水；
②
去离子水罐体积庞大、内部路径长，阻力大，功耗高；
③
对去离子水罐进行高频率更换，使用成本高昂，且无法长时间连续运行；
④
电导率仪测试结果可靠性差，容易造成水箱中盐离子含量超标。

技术实现思路

[0011]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统及控制方法，至少部分的解决现有技术中存在的电导率仪测试结果可靠性差，容易造成水箱中盐离子含量超标问题。
[0012]第一方面，本公开实施例提供了一种船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，包括：混合腔、第一水泵、第一水箱、第三水泵、第二水箱、第四排水阀、去离子罐、过滤器和第二水泵；
[0013]所述第二水泵抽取的行驶水域的水依次经过滤器、去离子罐、第四排水阀、第二水箱、第三水泵、第一水箱和第一水泵进入混合腔对进入电堆的空气进行加湿，所述第二水箱内设置水质检测装置，所述第二水箱底部出口与第二水泵的入口连通。
[0014]可选的，所述水质检测装置包括电导率仪。
[0015]可选的，还包括第三排水阀，所述第三排水阀设置在第二水泵的入口，所述第二水箱底部出口与第二水泵的入口之间设置第五排水阀。
[0016]可选的，所述第一水箱内设置第二液位传感器，所述第二水箱内设置第三液位传感器。
[0017]可选的，还包括气液分离装置、排气阀和第一排水阀，电堆出口与气液分离装置的入口连通，气液分离装置的气体传送至排气阀，气液分离装置的液体传送至第一排水阀，所述气液分离装置内设置第一液位传感器。
[0018]可选的，所述第一排水阀的出口与第一水箱的入口连通。
[0019]可选的，所述第一排水阀的出口与第二水箱的入口连通。
[0020]可选的，所述第一水箱底部设置第二排水阀。
[0021]可选的，混合腔与电堆之间设置湿度传感器、压力传感器和温度传感器。
[0022]第二方面，本公开实施例还提供了一种船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿控制方法，应用于第一方面任一所述的系统，方法包括：
[0023]第二水泵抽取的水，经过过滤器过滤后进入去离子水罐；从去离子水罐出来的液态水进入第二水箱；第二水箱内设有第三液位传感器和电导率仪；当第三液位传感器检测到第二水箱中的液态水液面高度达到设定值时，控制设置在第二水泵入口处的第三排水阀关闭，同时控制设置在第二水箱和第二水泵之间的第五排水阀开启，开始进行内循环；
[0024]第二水箱中经过去离子水罐一次处理的液态水经过第五排水阀进入第二水泵进行加压，通过过滤器，再次经过去离子水罐处理，经过第四排水阀进入第二水箱，反复循环，直至电导率仪检测到第二水箱中的液态水中离子含量达到设定值，关闭第四排水阀和第五排水阀，并开启第三水泵，将第二水箱中的达标水引入第一水箱，第一水泵抽取第一水箱中的液态水送入混合室的喷头，经过喷头后的液态水被雾化，从而对进入混合腔中的空气进行加湿。
[0025]本专利技术提供的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统及控制方法，其中该船用
燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统设置，通过设置第二水箱，第二水箱内设置水质检测装置，水箱中水流速度缓慢，在水箱中对水质进行检测，从而达到提高检测准确性的目的。
附图说明
[0026]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0027]图1为本公开实施例1提供的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统的原理框图；
[0028]图2为本公开实施例2提供的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统的原理框图；
[0029]图3为本公开实施例3提供的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统的原理框图；
[0030]其中：1
‑
空滤；2
‑
流量计；3
‑
空压机；4
‑
中冷器；5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，其特征在于，包括：混合腔、第一水泵、第一水箱、第三水泵、第二水箱、第四排水阀、去离子罐、过滤器和第二水泵；所述第二水泵抽取的行驶水域的水依次经过滤器、去离子罐、第四排水阀、第二水箱、第三水泵、第一水箱和第一水泵进入混合腔对进入电堆的空气进行加湿，所述第二水箱内设置水质检测装置，所述第二水箱底部出口与第二水泵的入口连通。2.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，其特征在于，所述水质检测装置包括电导率仪。3.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，其特征在于，还包括第三排水阀，所述第三排水阀设置在第二水泵的入口，所述第二水箱底部出口与第二水泵的入口之间设置第五排水阀。4.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，其特征在于，所述第一水箱内设置第二液位传感器，所述第二水箱内设置第三液位传感器。5.根据权利要求1所述的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，其特征在于，还包括气液分离装置、排气阀和第一排水阀，电堆出口与气液分离装置的入口连通，气液分离装置的气体传送至排气阀，气液分离装置的液体传送至第一排水阀，所述气液分离装置内设置第一液位传感器。6.根据权利要求5所述的船用燃料电池系统高效除盐喷雾增湿系统，其特征在于，所述第一排水阀的出口与第一水箱的入口连通。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕猛，方川，李阳，李飞强，张国强，司宗正，
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：