[發(fā)明專利]燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110359949.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN115172809A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳杰文;左彬;孫亮;師燕燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢眾宇動(dòng)力系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04089
• 分類號(hào): H01M8/04089;H01M8/04746
• 代理公司: 上海聯(lián)益知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31427
• 代理人: 尹飛宇

本發(fā)明提供一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法，其中所述燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)包括一氫氣供給裝置、至少一燃料電池電堆以及一系統(tǒng)調(diào)壓組件。所述氫氣供給裝置與所述燃料電池電堆相連通，所述燃料電池電堆具有一進(jìn)氣端和一尾排端，其中所述系統(tǒng)調(diào)壓組件包括一調(diào)壓閥、一緩壓裝置以及一尾排閥，其中所述調(diào)壓閥和所述緩壓裝置被設(shè)置于所述燃料電池電堆的所述進(jìn)氣端，并且所述緩壓裝置位于所述調(diào)壓閥和所述燃料電池電堆的所述進(jìn)氣端之間，所述尾排閥被設(shè)置于所述燃料電池電堆的所述尾排端，其中氫氣由所述氫氣供給裝置經(jīng)所述調(diào)壓閥緩存于所述緩壓裝置，再由所述緩壓裝置輸送至所述燃料電池電堆的所述進(jìn)氣端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法。

背景技術(shù)

燃料電池是一種能將燃料和空氣中氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化成電能，它是對(duì)環(huán)境無(wú)污染并且是一種高效的發(fā)電裝置，其工作環(huán)境一般不高于100℃，電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物生成的是液態(tài)水。

燃料電池反應(yīng)產(chǎn)物中一部分隨溫度變成水蒸氣，另一部分轉(zhuǎn)化成液態(tài)的水，這兩種形式的水通過(guò)電堆尾部的尾排閥以排放至外界，尾排閥也可以將一部分電堆反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)排出至外界。在尾排時(shí)，尾氣排放的瞬間，由于控制目標(biāo)為壓力控制，此時(shí)進(jìn)入電堆的氫氣壓力出現(xiàn)一個(gè)較大值，在氫氣壓力波動(dòng)下，壓力控制出現(xiàn)較大偏差進(jìn)而不穩(wěn)定，從而容易產(chǎn)生超出允許范圍的壓力差。這樣會(huì)嚴(yán)重影響到燃料電池電堆的使用壽命和電堆的工作穩(wěn)定性。當(dāng)電堆瞬時(shí)進(jìn)氣和尾排氣情況下，電堆進(jìn)出端的入口與預(yù)設(shè)值誤差較大，甚至超出合理范圍，導(dǎo)致電堆工作不穩(wěn)定。特別地，當(dāng)燃料電池的電堆突加載(增加電流模式)壓差超過(guò)設(shè)定的壓差范圍時(shí)，或者當(dāng)所述電堆突減載(減小電流模式)壓差超過(guò)設(shè)定的壓差范圍時(shí)，所述燃料電池陽(yáng)極供給系統(tǒng)由于供給不平衡造成燃料電池電堆工作異常。因此，在用氣需求變化的情況下導(dǎo)致電堆進(jìn)氣端和系統(tǒng)設(shè)置電堆所需氫氣壓力之間壓差較大，甚至影響燃料電池電堆的正常使用。

現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池在不同工況模式下控制進(jìn)入電堆壓力與電堆實(shí)際所需壓力的大小精確到近似相等狀態(tài)，使得需求壓力與實(shí)際壓力在不同工況下壓差在最大程度上滿足使用工況的一種質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于提供一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法，其中所述燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)在不同工況模式下控制進(jìn)入電堆壓力與電堆實(shí)際所需壓力的大小，以減小需求壓力與實(shí)際壓力之間的壓差，有利于提高所述燃料電池工作穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于提供一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法，其中所述燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)包括一系統(tǒng)調(diào)壓組件，其中所述系統(tǒng)調(diào)壓組件被設(shè)置于所述燃料電池陽(yáng)極側(cè)，用于控制所述燃料電池工作過(guò)程中需求壓力與實(shí)際壓力之間的壓差。

發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于提供一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法，其中所述燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)的所述系統(tǒng)調(diào)壓組件包括一調(diào)壓閥、一緩沖裝置以及一尾排閥，其中所述調(diào)壓閥和所述緩沖裝置被設(shè)置于所述燃料電池電堆的進(jìn)氣端，所述尾排閥被設(shè)置于所述燃料電池電堆陽(yáng)極的尾排端，其中所述尾排閥以時(shí)間脈沖排放，并且調(diào)壓閥在尾排閥排放之前給一個(gè)占空比補(bǔ)償，之后在尾排閥工作結(jié)束之前取消這個(gè)占空比補(bǔ)償，以平衡所述燃料電池陽(yáng)極壓差，提高工作穩(wěn)定性。

發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于提供一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法，其中所述燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)的所述電堆突加載(增加電流模式)壓差超過(guò)設(shè)定的壓差范圍時(shí)尾排閥在壓差范圍外暫時(shí)停止工作；或是電堆突減載(減小電流模式)壓差超過(guò)設(shè)定的壓差范圍時(shí)尾排閥在壓差范圍外暫時(shí)呈線性全開狀態(tài)，有利于控制電堆在用氣需求上并且在設(shè)定范圍內(nèi)保持電堆進(jìn)氣端和系統(tǒng)設(shè)置電堆所需氫氣壓力之間壓差在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。

發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于提供一燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)及其工作控制方法，其中所述燃料電池陽(yáng)極控壓系統(tǒng)的所述調(diào)壓閥在所述尾排閥的排放時(shí)間關(guān)系作出補(bǔ)償占空比的方式和緩沖裝置聯(lián)合作用，使得所述電堆進(jìn)氣端和系統(tǒng)電堆所需氫氣壓力之間波動(dòng)范圍值減小，在設(shè)定誤差范圍內(nèi)或者兩者之間壓力更接近。