[發明專利]氫氣排放控制方法及系統、燃料電池發動機系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110282973.9
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113036181B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 曹菁;沈春娟;倪淮生
• 申請（專利權）人: 上海燃銳新能源汽車技術有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04492
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

本發明揭示了一種氫氣排放控制方法及系統、燃料電池發動機系統及其控制方法，所述氫氣排放控制方法包括：獲取或/和測算氫燃料電池電堆的實際的產水量；根據獲取或/和測算的實際產水量判斷是否達到氫氣排放標準，進而控制氫氣排放閥的開啟及關閉。本發明提出的氫氣排放控制方法及系統、燃料電池發動機系統及其控制方法，可提高氫氣利用率，提高系統穩定性。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，涉及一種控制系統，尤其涉及一種氫氣排放控制方法及系統、燃料電池發動機系統及其控制方法。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高；另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料；同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。

燃料電池運行產物為水和熱。電堆運行時，質子交換膜需要保持一定的濕度，反應生成的水需要排除。不同形態的水的遷移、傳輸、生成、凝結對電堆的穩定運行都有很大影響，這就產生了PEMFC發電系統的水、熱管理問題。通常情況下，電堆均需增濕質子交換膜，以免電極“干死”(質子交換膜傳導質子能力下降，甚至損壞)；同時又必須及時將生成的水排出，以防電極“淹死”。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的氫氣排放控制方式，以便克服現有氫氣排放控制方式存在的上述至少部分缺陷。

發明內容

本發明提供一種氫氣排放控制方法及系統、燃料電池發動機系統及其控制方法，可提高氫氣利用率，提高系統穩定性。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，采用如下技術方案：

一種氫氣排放控制方法，所述氫氣排放控制方法包括：

獲取或/和測算氫燃料電池電堆的實時產水量；

根據獲取或/和測算的實際產水量判斷是否達到氫氣排放標準，進而控制氫氣排放閥的開啟及關閉。

作為本發明的一種實施方式，所述獲取氫燃料電池電堆的實際產水量包括：獲取氫燃料電池電堆的實時運行狀態，根據氫燃料電池電堆實時的運行狀態測算；或者，通過測量設定儲水容器內水量變化獲取實際產水量。

作為本發明的一種實施方式，所述氫氣排放控制方法用于燃料電池發動機系統陽極側尾氣排放控制。

作為本發明的一種實施方式，所述根據氫燃料電池電堆實時的運行狀態測算實際的產水量步驟中，計算電堆運行過程中產水量的公式為：

其中，為產水量，δ為產水換算系數，I為電流，N為片數，F為常數；為產水總量。

作為本發明的一種實施方式，所述氫氣排放控制方法具體包括：

步驟1：檢測系統的運行狀態，執行步驟2；

步驟2：判斷系統狀態運行狀態或氫水分離器內液位是否需要強制控制排氫；若否，執行步驟3；若是，執行步驟8；

步驟3：檢測電堆的狀態，執行步驟4；

步驟4：判斷電堆狀態是否需要強制控制排氫，若否，執行步驟8；若是，執行步驟5；

步驟5：實時監測當前電堆電流，執行步驟6；

步驟6：基于實時的電堆電流，執行步驟計算電堆運行過程中產生的水的總量，基于以下產水公式：