一种燃料电池电堆电极侧排气结构、燃料电池系统及其排气方法技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池电堆电极侧排气结构、燃料电池系统及其排气方法，燃料电池电堆包括阴极侧，阴极侧设置有空压机、三通阀、加湿器和尾排阀，空压机的进口连接大气、出口连接三通阀的进口，三通阀的第一出口连接连接加湿器的第一进口、第二出口连接尾排阀的第一进口，加湿器的第一出口连接燃料电池电堆的阴极进口，燃料电池电堆的阴极出口连接加湿器的第二进口，加湿器的第二出口连接尾排阀的第二进口，尾排阀的出口连接大气，排气结构设置所述阴极侧，包括压力传感器、主动脱离泵和控制器，压力传感器和主动脱离泵设置于三通阀第一出口与阴极进口之间的管路上，且均与控制器通信连接。本发明专利技术能降低阴极侧的空气含量，大大减少保压时间。减少保压时间。减少保压时间。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆电极侧排气结构、燃料电池系统及其排气方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池电堆电极侧排气结构、燃料电池系统及其排气方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着燃料电池发动机逐渐走向商业化应用阶段，进一步提高其稳定性与耐久性，逐渐成为了研发的重点，对空气进气系统也提出了更高的要求。燃料电池在关机后，阴极若有空气残留，其中的氧气会穿过质子膜，逐渐渗透进入阳极，这会导致开机后在阳极形成氢空界面，产生高的过电位，降解质子膜中的催化剂碳载体，从而造成催化剂的损失，引起电堆性能与耐久的下降。为了避免该状况的发生，有必要对燃料电池电堆的阴极回路进行密闭，防止空气的进入，同时在关机前消耗掉阴极残留的氧气，形成无氧环境。
[0003]当前燃料电池在密封后，需要再供入一定量空气氢气，进行燃料电池内部的保压，将阴极侧空气中的氧气给消耗掉，这个过程会影响关机时间，同时会产生一定量的氢气消耗。每次关机都会进行保压过程，具体为关机之后正常保压，通入氢气将阴极侧密封腔体内的氧气消耗掉，保压过程是消耗的全部密封腔体内的氧气，密封腔体较大，需要的时间较长，消耗的氢气量比较多。因此，如何降低燃料电池关机后的保压时间，减少氢气的消耗，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种燃料电池电堆电极侧排气结构、燃料电池系统及其排气方法，能够降低燃料电池电堆阴极侧的空气含量，减少保压时间。
[0005]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种燃料电池电堆电极侧排气结构，燃料电池电堆包括阴极侧，所述阴极侧设置有空压机、三通阀、加湿器和尾排阀，所述空压机的进口连接大气、出口连接所述三通阀的进口，所述三通阀的第一出口连接连接所述加湿器的第一进口、第二出口连接所述尾排阀的第一进口，所述加湿器的第一出口连接燃料电池电堆的阴极进口，燃料电池电堆的阴极出口连接所述加湿器的第二进口，所述加湿器的第二出口连接所述尾排阀的第二进口，所述尾排阀的出口连接大气，
[0007]所述燃料电池电堆电极侧排气结构设置所述阴极侧，包括压力传感器、主动脱离泵和控制器，所述压力传感器和所述主动脱离泵设置于所述三通阀的第一出口与所述阴极进口之间的管路上，且均与所述控制器通信连接。
[0008]可选地，所述主动脱离泵的进口连接加湿器的第一出口、出口连接燃料电池电堆的阴极进口。
[0009]可选地，所述压力传感器的检测端连接于所述加湿器的第一出口与所述主动脱离泵的进口之间的管路上。
[0010]可选地，所述阴极侧还设置有空气过滤器，所述空气过滤器的进口连接大气、出口连接所述空压机进口。
[0011]可选地，所述阴极侧还设置有流量计，所述流量计的进口连接所述空气过滤器的出口、出口连接所述空压机的进口。
[0012]可选地，所述流量计还具有检测环境湿度的监测点。
[0013]可选地，所述阴极侧还设置有中冷器，所述中冷器的进口连接所述空压机的出口、出口连接所述三通阀的进口；和/或
[0014]所述阴极侧还设置有尾排节气门，所述尾排节气门的进口连接所述加湿器的第二出口、出口连接所述尾排阀的第二进口。
[0015]可选地，所述三通阀为电控三通阀，所述电控三通阀与所述控制器通信连接。
[0016]本专利技术还提供了一种燃料电池系统，包括上述任一项技术方案所述的燃料电池电堆电极侧排气结构。
[0017]本专利技术还提供了一种如上述任一项技术方案所述的燃料电池电堆电极侧排气结构的排气方法，包括如下步骤：
[0018]S100、燃料电池发动机吹扫结束，三通阀及尾排阀关闭；
[0019]S200、设置燃料电池电堆内的目标压力值；
[0020]S300、调整主动脱离泵的转速；
[0021]S400、压力传感器监测燃料电池电堆内的压力值是否达到设置的目标压力值，若是，进入S500；若否，返回S300；
[0022]S500、关闭主动脱离泵；
[0023]S600、结束。
[0024]与现有技术相比，本专利技术提供的燃料电池电堆电极侧排气结构、燃料电池系统及其排气方法，燃料电池电堆阴极侧在三通阀、尾排阀两个密封阀门之间增加主动脱离泵(APP)，通过压力传感器识别腔体内部的压力，控制APP阀开启时间与排气速度。在燃料电池发动机吹扫结束，尾排阀与三通阀关闭后，设置电堆内部目标压力值，然后通过调整主动脱离泵转速，将堆内空气排出，通过压力传感器监控堆内压力值，来控制主动脱离泵的运行，在堆内压力达到目标压力值时，关闭主动脱离泵，结束运作。本专利技术在燃料电池电堆阴极侧密封腔体内，增加主动脱离泵(APP)，在关机后，启动主动脱离泵，将阴极侧密封腔内部的空气排出，例如，原密封腔在常压下共有10L的容积，设置主动脱离泵将密封腔体内部的空气排出5L，此时可降低50％保压时间，可降低50％的保压氢气消耗，大大减少了保压时间，减少了氢气消耗量，节约资源，提高关机效率。
[0025]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
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示出了本专利技术实施例的燃料电池系统的结构示意图；
[0028]图2示出了本专利技术实施例的燃料电池电堆电极侧排气结构的排气方法的控制流程图。
[0029]附图标记：
[0030]100
‑
燃料电池发动机；101
‑
燃料电池电堆；102
‑
阴极侧；103
‑
空气过滤器；104
‑
流量计；105
‑
空压机；106
‑
中冷器；107
‑
三通阀；108
‑
加湿器；109
‑
压力传感器；110
‑
主动脱离泵；111
‑
尾排节气门；112
‑
尾排阀。
具体实施方式
[0031]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0032]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆电极侧排气结构，燃料电池电堆(101)包括阴极侧，所述阴极侧设置有空压机(105)、三通阀(107)、加湿器(108)和尾排阀(112)，所述空压机(105)的进口连接大气、出口连接所述三通阀(107)的进口，所述三通阀(107)的第一出口连接连接所述加湿器(108)的第一进口、第二出口连接所述尾排阀(112)的第一进口，所述加湿器(108)的第一出口连接燃料电池电堆(101)的阴极进口，燃料电池电堆(101)的阴极出口连接所述加湿器(108)的第二进口，所述加湿器(108)的第二出口连接所述尾排阀(112)的第二进口，所述尾排阀(112)的出口连接大气，其特征在于，所述燃料电池电堆电极侧排气结构设置所述阴极侧(102)，包括压力传感器(109)、主动脱离泵(110)和控制器，所述压力传感器(109)和所述主动脱离泵(110)设置于所述三通阀(107)的第一出口与所述阴极进口之间的管路上，且均与所述控制器通信连接。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电极侧排气结构，其特征在于，所述主动脱离泵(110)的进口连接加湿器(108)的第一出口、出口连接燃料电池电堆(101)的阴极进口。3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆电极侧排气结构，其特征在于，所述压力传感器(109)的检测端连接于所述加湿器(108)的第一出口与所述主动脱离泵(110)的进口之间的管路上。4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电极侧排气结构，其特征在于，所述阴极侧(102)还设置有空气过滤器(103)，所述空气过滤器(103)的进口连接大气、出口连接所述空压机(105)进口。5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆电极侧排气结构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩钦飞，王伟强，司宗正，李寿烽，渠海洋，尚泽，于泽帆，
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：