一种机械式氢气供给装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机械式氢气供给装置及控制方法，包括氢气高压缓冲容腔

【技术实现步骤摘要】
一种机械式氢气供给装置及控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种机械式氢气供给装置及控制方法
。

技术介绍

[0002]氢质子交换膜燃料电池因其效率高
、
无污染等优点被广泛应用于交通运领域
。
当准备长时间停放车辆时，车载氢质子交换膜燃料电池系统必须根据停机指令执行一系列停机操作，最终使得燃料电池电堆氢气容腔内充满氢气
、
燃料电池电堆空气容腔内氧气被完全消耗，燃料电池电堆氢气容腔和空气容腔处在氢气还原氛围中，保证燃料电池电堆内部催化剂不会被氧气所氧化
。
然而燃料电池电堆氢气容腔和空气容腔不可能做到完全密封，随着时间推移，空气中氧气必然会通过密封薄弱点逐渐渗透进入燃料电池电堆氢气容腔和空气容腔
。
在足够长时间后，燃料电池电堆氢气容腔和空气容腔内的氧气会逐渐充满燃料电池电堆，燃料电池电堆内部的催化剂处在氧气的氧化氛围中会逐渐被氧化而发生催化剂性能损失或流失的情况
。
燃料电池电堆氢气容腔和空气容腔的密封效果越差，催化剂逐渐被氧化而发生催化剂性能损失或催化剂流失的可能性就越大
。
由于燃料电池电堆内部的催化剂决定了燃料电池电堆的输出性能和寿命，因此亟待提出一种用于减缓电堆寿命衰减的机械式氢气供给装置，以尽可能延长燃料电池系统停机后氢气还原氛围的持续时间
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了提供一种机械式氢气供给装置及控制方法，以减缓燃料电池电堆的寿命衰减
。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种机械式氢气供给装置，包括通过管路依次连通
、
构成循环的氢气循环泵
、
燃料电池电堆氢气容腔和分水模块
。
[0006]进一步地，氢气高压缓冲容腔的出口分别与氢气喷射阀和氢气减压阀的入口通过管路连通，氢气喷射阀和氢气减压阀的出口分别与氢气循环泵和燃料电池电堆氢气容腔之间的管路连通
。
[0007]进一步地，所述氢气喷射阀和氢气循环泵分别与控制系统连接
。
[0008]进一步地，所述氢气高压缓冲容腔的入口前设置有截止阀，截止阀的入口通过管路接口与氢气供给源连通
。
[0009]进一步地，所述截止阀与控制系统电气连接，是切断氢气供给管路上游和下游的电控阀
。
[0010]进一步地，所述氢气减压阀的出口目标压力小于大气压力
。
[0011]进一步地，所述氢气减压阀在目标压力下的目标流量为
0.5
‑
1.5mL/min。
[0012]进一步地，所述分水模块与尾排阀通过管路接口连通
。
[0013]进一步地，所述尾排阀与控制系统电气连接
。
[0014]本专利技术还提供一种氢气供给的控制方法，采用了上述的机械式氢气供给装置，包括以下步骤：
[0015]当在正常工作和燃料电池系统停机模式下，控制系统调控截止阀
、
氢气喷射阀和氢气循环泵将氢气输送进燃料电池电堆氢气容腔，氢气减压阀处于关闭状态
。
[0016]当在燃料电池系统停机后，燃料电池电堆氢气容腔的压力低于氢气减压阀的预设目标压力时，氢气减压阀打开，氢气从氢气高压缓冲容腔输送进燃料电池电堆氢气容腔
。
[0017]进一步地，当在正常工作和燃料电池系统停机模式下，控制系统调控尾排阀打开使得分水模块内储存的液态水和气体从分水模块内排出
。
[0018]进一步地，当在燃料电池系统停机后，截止阀
、
氢气喷射阀
、
尾排阀处于关断状态，氢气循环泵处于停止状态
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)
本专利技术通过将电控系统与机械式氢气减压阀进行结合，巧妙应对燃料电池系统正常工作和停机后的情况，通过机械式控制氢气减压阀的开闭延长了燃料电池系统停机后氢气还原氛围的持续时间，有效减缓了电堆寿命的衰减
。
[0021](2)
本专利技术装置简便，操作简单，可有效应对燃料电池系统正常工作和停机后的情况，在车载氢质子交换膜燃料电池系统中具有良好的应用前景
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的流程示意图
。
[0023]图中标记说明：
[0024]1‑
氢气高压缓冲容腔，2‑
氢气喷射阀，3‑
氢气减压阀，4‑
氢气循环泵，5‑
燃料电池电堆氢气容腔，6‑
分水模块，7‑
控制系统，8‑
截止阀，9‑
氢气供给源，
10
‑
尾排阀
。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明
。
本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例
。
[0026]在本专利技术中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通
。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义
。
[0027]实施例1：
[0028]一种机械式氢气供给装置，包括通过管路依次连通
、
构成循环的氢气循环泵
4、
燃料电池电堆氢气容腔5和分水模块
6。
氢气高压缓冲容腔1的出口分别与氢气喷射阀2和氢气
减压阀3的入口通过管路连通，氢气喷射阀2和氢气减压阀3的出口分别与氢气循环泵4和燃料电池电堆氢气容腔5之间的管路连通
。
氢气喷射阀2和氢气循环泵4分别与控制系统7连接
。
[0029]实施例2：
[0030]一种机械式氢气供给装置，包括氢气高压缓冲容腔
1、
氢气喷射阀2和氢气减压阀3，以及通过管路依次连通
、
构成循环的氢气循环泵
4、
燃料电池电堆氢气容腔5和分水模块
6。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种机械式氢气供给装置，其特征在于，包括通过管路依次连通
、
构成循环的氢气循环泵
(4)、
燃料电池电堆氢气容腔
(5)
和分水模块
(6)
；氢气高压缓冲容腔
(1)
的出口分别与氢气喷射阀
(2)
和氢气减压阀
(3)
的入口通过管路连通，氢气喷射阀
(2)
和氢气减压阀
(3)
的出口分别与氢气循环泵
(4)
和燃料电池电堆氢气容腔
(5)
之间的管路连通；所述氢气喷射阀
(2)
和氢气循环泵
(4)
分别与控制系统
(7)
连接
。2.
根据权利要求1所述的一种机械式氢气供给装置，其特征在于，所述氢气高压缓冲容腔
(1)
的入口前设置有截止阀
(8)
，截止阀
(8)
的入口通过管路接口与氢气供给源
(9)
连通
。3.
根据权利要求2所述的一种机械式氢气供给装置，其特征在于，所述截止阀
(8)
与控制系统
(7)
电气连接
。4.
根据权利要求1所述的一种机械式氢气供给装置，其特征在于，所述氢气减压阀
(3)
的出口目标压力小于大气压力
。5.
根据权利要求4所述的一种机械式氢气供给装置，其特征在于，所述氢气减压阀
(3)
在目标压力下的目标流量为
0.5
‑
1.5mL/min。6.
根据权利要求1所述的一种机械式氢气供给装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪坡，明平文，郑伟波，张存满，李冰，杨代军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：