[發明專利]一種燃料電池陽極氫氣循環系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011502442.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112563537A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李昌泉;郝義國;胡帥
• 申請（專利權）人: 武漢格羅夫氫能汽車有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04828;B60L58/30
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明提供一種燃料電池陽極氫氣循環系統及其控制方法，該系統包括氫氣罐、引射器、燃料電池和緩沖罐，所述氫氣罐、引射器、燃料電池和緩沖罐通過氫氣管依次相連，所述氫氣罐、引射器之間的氫氣管上設有第一電磁閥，所述緩沖罐和所述引射器之間還設有一氫氣支管，所述氫氣支管兩端分別連接與所述緩沖罐和所述引射器上，本發明一種燃料電池陽極氫氣循環系統及其控制方法的有益效果為：該氫氣循環系統的引射器可吸入存儲于緩沖罐的氫氣，并將其重新輸入至燃料電池中，減少氫氣浪費；采用該方法，可通過使氫能汽車在負載過小時，以脈沖供氣的方式向燃料電池內輸入氫氣，從而解決氫能汽車在負載過小時緩沖罐內存儲的殘余的氫氣無法被利用的問題。

技術領域

本發明涉及燃料電池氫能汽車領域，尤其涉及一種燃料電池陽極氫氣循環系統及其控制方法。

背景技術

燃料電池氫能汽車(以下簡稱氫能汽車)以其高效、高能量密度、無污染排放等優點，在替代內燃機方面具有廣闊的應用前景。氫能汽車的燃料電池系統主要包括陽極氫氣供給系統、陰極空氣供給系統和冷卻系統，陽極氫氣供給系統用于給氫能汽車的燃料電池提供氫氣，使其在燃料電池中與陰極空氣供給系統提供的空氣中的氧氣反應，陽極氫氣供給系統對燃料電池系統的正常運行至關重要，陽極氫氣供給系統在供氣時通常會向燃電池中輸入過量的氫氣，陽極氫氣供給系統輸入過量的氫氣時部分殘余的氫氣帶出反應過程中產生的水汽，這些反應殘余的氫氣若被直接排出會，會造成氫氣能源的浪費，降低氫能汽車氫氣的利用率，因此需要一種能對燃料電池中排出的氫氣重復利用的氫氣供給系統，以減少氫氣能源的浪費，提高氫能汽車對氫氣的利用率。

發明內容

有鑒于此，本發明的提供一種燃料電池陽極氫氣循環系統，包括氫氣罐、引射器、燃料電池和緩沖罐，所述氫氣罐、引射器、燃料電池和緩沖罐通過氫氣管依次相連，所述氫氣罐、引射器之間的氫氣管上設有第一電磁閥，所述緩沖罐和所述引射器之間還設有一氫氣支管，所述氫氣支管兩端分別連接與所述緩沖罐和所述引射器上，所述緩沖罐用于存儲反應殘余的氫氣以及反應產生的水汽所冷凝形成的液態水，所述引射器用于吸入緩沖罐內存儲的氫氣，并將其輸入至燃料電池中。

進一步地，所述引射器包括吸入室和混合室，所述吸入室上設有一次流體入口和二次流體入口，所述一次流體入口和混合室均與氫氣管連接，所述二次流體入口與所述氫氣支管連接。

進一步地，所述氫氣罐和引射器之間的氫氣管上設有第一電磁閥和第一流量傳感器，所述引射器和所述燃料電池之間的氫氣管上設有第二流量傳感器。

進一步地，所述燃料電池內還設有一電阻傳感器，所述排水管上設有第二電磁閥，所述電阻傳感器用于檢測燃料電池內阻大小，從而判斷燃料電池部濕度高低，所述排水管上設有第二電磁閥。

進一步地，該氫氣循環系統還包括一控制器，所述控制器通過導線分別于第一電磁閥、第二電磁閥，第一流量傳感器、第二流量傳感器相連，且控制器還通過導線與氫能汽車的加速踏板傳感器相連。

本發明還提供一種基于上述燃料電池陽極氫氣循環系統的控制方法，該控制方法包括具體如下步驟：

(1)控制器根據氫能汽車加速踏板傳感器采集的信號計算出燃料電池需要的氫氣流量Q；

(2)比較Q和Q0大小，若Q1小于或等于Q0，則控制器采用脈沖形式控制方法調節Q2大小；若Q大于Q0，則控制器采用連續形式控制方法調節Q2大小；

其中，Q0為引射器能吸入緩沖罐內存儲氫氣的最小一次流體入口流量，Q2為進入燃料電池9內氫氣流量。

進一步地，所述采用脈沖形式控制方法調節Q2大小的方法為：控制器控制第一電磁閥以脈沖形式打開和關閉，使一次流體入口以脈沖形式向引射器輸送氫氣，且其瞬時流量大于Q0，同時第二流量傳感器實實時檢測進入燃料電池內氫氣流量Q2的大小，并逐步調節一次流體入口輸送氫氣脈沖的間隔時間，直至Q2達到燃料電池需要的氫氣流量Q。