[發明專利]一種燃料電池空氣供應系統

在審

• 申請號: 202110339994.X
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113097533A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 尹志偉;林業發;吳炎花;王志斌;熊宇;徐吉林;錢超;倪蕾蕾
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04119
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 王英

本申請提供一種燃料電池空氣供應系統，用于解決相關技術中對燃料電池的空氣管理不能適應全工況的問題。本申請實施例中該系統包括：空氣輸入單元、壓力控制單元、控制器和濕度控制單元，濕度控制單元包括進氣旁通閥、濕度傳感器和膜增濕器，其中：空氣輸入單元連接進氣旁通閥和膜增濕器，用于將空氣分別輸入給膜增濕器和進氣旁通閥；濕度傳感器，用于檢測燃料電池的電堆的電堆濕度并傳輸給控制器；控制器，用于根據電堆濕度和目標濕度調節進氣旁通閥的開度；壓力控制單元，用于基于控制器的壓力控制策略調節燃料電池的空氣入堆壓力。能夠全工況對電堆的空氣濕度、壓力和流量進行準確的控制，提高燃料電池的使用率和壽命。

技術領域

本申請涉及燃料電池技術領域，特別涉及一種燃料電池空氣供應系統。

背景技術

燃料電池的電堆對于空氣濕度有著很高的要求，空氣濕度對電堆反應性能影響很大。水是質子交換膜進行質子傳輸的必備工具，若增濕不夠不利于電化學反應；過增濕會影響電堆排水負荷，造成水淹，也會影響電化學反應。

為了能夠控制電堆的空氣濕度，相關技術中主要采用增濕器，通過出給空氣增濕來實現對電堆空氣濕度的控制。

然而，增濕器的面積是一定的、增濕的效果也有限，該方案對濕度的控制難以滿足全工況的要求。

發明內容

本申請的目的是提供一種燃料電池空氣供應系統，用于解決相關技術中對電堆的空氣濕度控制能力有限、難以滿足全工況的要求的問題。

本申請提供一種燃料電池空氣供應系統，所述系統包括：

空氣輸入單元、壓力控制單元、控制器和濕度控制單元，所述濕度控制單元包括進氣旁通閥、濕度傳感器和膜增濕器，其中：

所述空氣輸入單元連接所述進氣旁通閥和所述膜增濕器，用于將空氣分別輸入給所述膜增濕器和所述進氣旁通閥；

所述濕度傳感器，用于檢測所述燃料電池的電堆的電堆濕度并傳輸給所述控制器；

所述控制器，用于根據所述電堆濕度和目標濕度調節所述進氣旁通閥的開度；

所述壓力控制單元，用于基于所述控制器的壓力控制策略調節所述燃料電池的空氣入堆壓力。

在一些實施例中，所述空氣輸入單元包括空濾、空壓機、中冷器、流量計，其中：

所述空濾設置在所述空壓機的空氣入口一側，用于對進入所述空壓機的空氣進行過濾處理；

所述流量計，用于對所述空壓機出口流量進行檢測，得到空氣流量檢測結果并傳輸給所述控制器；

所述控制器，還用于基于所述空氣流量檢測結果和目標空氣流量控制所述空壓機的轉速；

所述中冷器設置在所述空壓機出口處，用于對所述空壓機出口空氣進行降溫處理。

在一些實施例中，所述空氣輸入單元還包括直排閥和第一傳感器：

所述第一傳感器，用于采集所述空壓機出口處的第一檢測壓力并傳輸給所述控制器；

所述控制器，用于在所述系統功率小于功率閾值時，基于所述第一檢測壓力和第一目標壓力調節所述直排閥的開度；

所述直排閥連接在所述空壓機后端，用于排空所述空壓機出口的空氣。

在一些實施例中，所述壓力控制單元包括第二傳感器和節氣門，其中：

所述第二傳感器，用于采集所述電堆周圍環境的第二檢測壓力，并將所述第二檢測壓力傳輸出給所述控制器；

所述控制器，用于根據所述第二檢測壓力和第二目標壓力，調節所述節氣門的開度，以使所述節氣門排出所述電堆周圍的空氣；