[發(fā)明專利]燃料電池的控制系統(tǒng)及方法、裝置、存儲介質及處理器

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• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112201806A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 楊華;薛曉婷;賴普旭
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04119;H01M8/04298
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 肖璐

本發(fā)明公開了一種燃料電池的控制系統(tǒng)及方法、裝置、存儲介質及處理器。其中，控制系統(tǒng)包括空壓機，用于壓縮空氣生成待吹掃空氣；膜加濕器，膜加濕器的第一輸入端與空壓機連接，用于接收待吹掃空氣，膜加濕器的第二輸入端與燃料電池陰極側的出堆口連接，用于接收燃料電池的出堆口在電堆反應過程中排出的水蒸氣，膜加濕器的輸出端接入燃料電池陰極側的入堆口；膜加濕器使用水蒸氣對待吹掃空氣進行加濕后，將加濕后的待吹掃空氣吹掃至燃料電池陰極側，對燃料電池的電堆進行加濕。本發(fā)明解決了現有技術中對氫燃料電池電堆的加濕需要增加額外的蒸汽振動器等設備導致系統(tǒng)結構復雜的技術問題，實現了水蒸氣和熱量的系統(tǒng)內自利用，降低了系統(tǒng)耗能。

技術領域

本發(fā)明涉及燃料電池技術領域，具體而言，涉及一種燃料電池的控制系統(tǒng)及方法、裝置、存儲介質及處理器。

背景技術

目前的能源體系嚴重依賴于化石能源(石油、煤、天然氣),但石油的儲能可能在未來幾十年內消耗殆盡,煤能源也難以支撐很長時間，因此氫燃料電池作為高效、清潔的新一代可再生能源得到廣泛應用。在氫燃料電池工作的過程中，質子交換膜氫燃料電池對于反映溫度、壓力、濕度等均有較高要求，以上參數均直接影響燃料電池輸出的電性能的效率及穩(wěn)定性。

燃料電池陽極側的反映氣體為氫氣，由于氫氣為易燃易爆氣體，所以氫路需為密封良好的密閉管路，經減壓后將不對流量和溫度進行控制。因此陰極側空氣路的壓力、溫度、濕度的控制則尤為重要。

由于電堆啟動具有最佳反映溫度，因此在電堆啟動前，需要進行暖堆，以提前將電堆內的溫度提高的反映溫度。目前對燃料電池電堆的溫度和濕度控制的方案包括：通過外接蒸汽振動器進行氣體加濕處理并采用預熱冷卻劑進行暖堆。但蒸汽振動器控制復雜，并且增加系統(tǒng)耗能。預熱冷卻劑暖堆方式同理，需要額外增加加熱電阻，有多余功耗。

針對現有技術中對氫燃料電池的暖對方案需要增加額外的蒸汽振動器等設備導致系統(tǒng)結構復雜的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供了一種燃料電池的控制系統(tǒng)及方法、裝置、存儲介質及處理器，以至少解決現有技術中對氫燃料電池電堆的加濕需要增加額外的蒸汽振動器等設備導致系統(tǒng)結構復雜的技術問題。

根據本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種燃料電池的控制系統(tǒng)，包括：空壓機，用于壓縮空氣生成待吹掃空氣；膜加濕器，膜加濕器的第一輸入端與空壓機連接，用于接收待吹掃空氣，膜加濕器的第二輸入端與燃料電池陰極側的出堆口連接，用于接收燃料電池的出堆口在電堆反應過程中排出的水蒸氣，膜加濕器的輸出端接入燃料電池陰極側的入堆口；其中，膜加濕器使用水蒸氣對待吹掃空氣進行加濕后，將加濕后的待吹掃空氣吹掃至燃料電池陰極側，對燃料電池的電堆進行加濕。

進一步地，上述控制系統(tǒng)還包括三通閥，三通閥的第一端與燃料電池陰極側的出堆口連接，三通閥的第二端與膜加濕器的第二輸入端連接，三通閥的第三端接入外接環(huán)境；濕度傳感器，設置于燃料電池的電堆，用于檢測電堆的濕度；其中，在電堆的濕度低于預設濕度的情況下，三通閥的第三端閉合，三通閥的第一端和第二端打開；在電堆的濕度大于或等于預設濕度的情況下，三通閥的第二端閉合，三通閥的第一端和第三端打開。

進一步地，上述系統(tǒng)還包括第一調節(jié)閥，設置于三通閥的第一端和燃料電池陰極側的出堆口之間，用于調節(jié)進入膜加濕器的水蒸氣的流量。

進一步地，上述系統(tǒng)還包括流量傳感器，設置于空壓機的輸入端，用于檢測空壓機的進氣流量；壓力傳感器，設置于空壓機的輸出端，用于檢測空壓機輸出的待吹掃空氣的壓力；其中，空壓機通過調整轉速，使進氣流量處于預設流量范圍內，并使待吹掃空氣的壓力處于預設壓力范圍內。