【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，特别涉及一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法及系统。
技术介绍
1、燃料电池电堆由多片单电池叠加组成，燃料电池系统运行过程中，阴极氮气会透过质子交换膜渗透到阳极，氮气的积累会使氢气浓度降低，造成电堆整体电压下降，因此需要定时排气，由于阳极所排废气中含有大量氢气，一般需要混入阴极废气并降低氢气浓度后再排往大气环境，以保证排氢安全。
2、当阳极产生水淹时，单电池电压降低，需要较长时间排气吹扫出积水，以恢复单电池电压，对电堆阳极吹扫的同时会有大量氢气排出阳极，传统的处理方式为增加阴极的空气流量，使得从电堆阴极出口排出的空气流量增加，从而使得尾排管路中氢气的浓度降低，但是这种处理方式存在弊端，增加电堆阴极的空气流量会导致电堆阴极的压力出现波动，会破坏阴极反应稳定性，从而影响燃料电池系统正常发电，因此在这种情况下，有必要对尾排氢浓度控制进行优化。
技术实现思路
1、本专利技术的旨在解决上述问题而提供一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法及系统，解决现有燃料电池系统的电堆阳极发生水淹时，增加电堆阴极空气流量导致电堆阴极电压不稳，影响电堆发电稳定性的问题。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，包括如下步骤：
4、获取电堆内所有单电池的阳极电压，根据所有单电池的阳极电压判断电堆阳极的状态，其中，电堆阳极的状态包括：水淹状态和正常状态；
5、若电堆阳极处于水淹状态，维持电堆
6、调节旁通阀的开度，控制排放气体中氢气的浓度，直至电堆阳极转换为正常状态，关闭排气阀和旁通阀。
7、优选的，判断电堆阳极处于水淹状态包括如下步骤：
8、设置压差阈值并计算所有单电池的阳极电压平均值；
9、获取所有单电池的阳极电压的最大值与最小值，定义为最大单电压和最小单电压；
10、计算最大单电压与阳极电压平均值的差值，定义为第一差值，计算阳极电压平均值与最小单电压的差值，定义为第二差值；
11、当且仅当第一差值和第二差值均大于压差阈值，判断电堆阳极处于水淹状态。
12、优选的，电堆阳极处于水淹状态时，保持背压阀的开度不变，电堆的阴极压力不变，且进入电堆的阴极空气流量不变。
13、优选的，当电堆阳极处于水淹状态，打开排气阀和旁通阀还包括如下步骤：
14、设置开阀时刻t1和t2，且t2＞t1；
15、设置旁通阀的稀释最小值和稀释最大值；
16、于t1时刻打开旁通阀并将旁通阀的开度调节至稀释最大值；
17、设置排气阀的排放最小值和排放最大值；
18、于t2时刻打开排气阀并将排气阀的开度调节至排放最小值；
19、检测燃料电池系统尾排处的氢气浓度，并根据所检测的氢气浓度调节所述排气阀和旁通阀的开度。
20、优选的，调节所述排气阀和旁通阀的开度包括如下步骤：
21、设置氢气浓度最小值和最大值；
22、减小旁通阀的开度，并同时增大排气阀的开度，直至尾排处的氢气浓度达到氢气浓度最大值；
23、设置排气结束时刻t3，且t3大于t2；
24、于排气结束时刻t3关闭排气阀，电堆阳极由水淹状态转换为正常状态。
25、优选的，若在t2时刻至t3时刻之间的任一时刻检测到氢气浓度大于氢气浓度上限值，则增加背压阀的开度，直至氢气浓度小于氢气浓度上限值。
26、优选的，电堆阳极由水淹状态转换为正常状态还包括如下控制步骤：
27、设置闭阀时刻t4，t4大于t3，闭阀时刻t4时尾排管路内的氢气浓度降低至氢气浓度最小值；
28、于闭阀时刻t4关闭旁通阀。
29、优选的，电堆阳极由水淹状态转换为正常状态时，解除对电堆的阴极电流和压力不变的限制。
30、一种燃料电池系统尾排氢浓度控制系统，包括上述的控制方法，包括：电堆、供氧模块、供氢模块、排放模块、背压阀和旁通阀；
31、所述供氧模块与电堆的阴极入口连接，所述供氧模块用于为所述电堆提供氧气；
32、所述供氢模块与电堆的阳极入口连接，所述供氢模块用于为所述电堆提供氢气；
33、所述排放模块与电堆的阳极出口连接，所述排放模块用于排出来自电堆阳极的气体和液体；
34、所述背压阀与电堆的阴极出口连接，所述背压阀用于控制所述电堆阴极的压力；
35、所述旁通阀连接于供养模块和背压阀之间，所述旁通阀用于分流来自所述供氧模块中的空气至尾排管路。
36、优选的，所述供氧模块包括依次与电堆阴极连接的空气流量传感器、空压机和空气压力传感器，且所述空压机的输出端与旁通阀的进气端连接；
37、所述供氢模块包括依次连接的氢气瓶、比例阀和引射器，所述比例阀控制氢气瓶中的氢气通过引射器进入电堆阳极；
38、所述排放模块包括气水分离器、排水阀和排气阀，所述气水分离器的输入端与电堆阴极出口连接，输出端分别与所述引射器、排水阀和排气阀的输入端连接，所述排水阀和排气阀的输出端与尾排管路连接。
39、本专利技术的贡献在于：通过维持电堆的阴极电流和压力不变，并通过旁通阀改变空压机的空气压缩量，从而将来自空压机的空气分流，既能增加尾排管路中空气的含量，又能确保电堆阳极在排气过程中，电堆阴极不会出现压力波动，确保电堆的发电性能良好。
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1.一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，判断电堆阳极处于水淹状态包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于：电堆阳极处于水淹状态时，保持背压阀的开度不变，电堆的阴极压力不变，且进入电堆的阴极空气流量不变。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，当电堆阳极处于水淹状态，打开排气阀和旁通阀还包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，调节所述排气阀和旁通阀的开度包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，电堆阳极由水淹状态转换为正常状态还包括如下控制步骤：
8.根据权利要求7所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于：电堆阳极由水淹状态转换为正常状态时，解除
9.一种燃料电池系统尾排氢浓度控制系统，包括如权利要求1-8任一项所述的控制方法，其特征在于，包括：电堆、供氧模块、供氢模块、排放模块、背压阀和旁通阀；
10.根据权利要求9所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制系统，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，判断电堆阳极处于水淹状态包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于：电堆阳极处于水淹状态时，保持背压阀的开度不变，电堆的阴极压力不变，且进入电堆的阴极空气流量不变。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，当电堆阳极处于水淹状态，打开排气阀和旁通阀还包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池系统尾排氢浓度控制方法，其特征在于，调节所述排气阀和旁通阀的开度包括如下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭昂，黄静，周之倞，
申请(专利权)人：佛山市清极能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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