[發(fā)明專利]一種具有雙極尾氣壓力聯(lián)動(dòng)平衡功能的燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110891477.3
• 申請(qǐng)日: 2021-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN113690472B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧波;湯浩;宋亞婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/0662
• 分類號(hào): H01M8/0662;H01M8/04089;H01M8/04746;H01M8/04228;H01M8/04303
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

1.一種具有雙極尾氣壓力聯(lián)動(dòng)平衡功能的燃料電池系統(tǒng)，包括電堆模塊(100)，及與電堆模塊(100)相連的氫氣子系統(tǒng)(200)、空氣子系統(tǒng)(300)、熱管理子系統(tǒng)(400)、尾氣子系統(tǒng)(500)和附屬控制系統(tǒng)(600)，其特征在于，所述尾氣子系統(tǒng)(500)包括雙極尾氣壓力聯(lián)動(dòng)平衡裝置(5)、陽(yáng)極尾氣切斷閥(501)、陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)、陰極尾氣切斷閥(503)、陰極尾氣背壓閥(504)、陽(yáng)極尾氣排液閥(508)、陰極尾氣排液閥(509)、系統(tǒng)陽(yáng)極尾氣排出口(505)、系統(tǒng)陰極尾氣排出口(506)、冷凝水排出口(507)以及用于連接的管路；

所述雙極尾氣壓力聯(lián)動(dòng)平衡裝置(5)包括殼體(520)、彈性隔膜(521)、隔膜固定件(522)、陽(yáng)極尾氣腔體(523)、陰極尾氣腔體(524)、陽(yáng)極尾氣進(jìn)口(525)、陽(yáng)極尾氣出口(526)、陰極尾氣進(jìn)口(527)、陰極尾氣出口(528)、陽(yáng)極腔排液口(529)和陰極腔排液口(530)；

其中，所述彈性隔膜(521)通過隔膜固定件(522)固定，將殼體(520)內(nèi)部分成陽(yáng)極尾氣腔體(523)和陰極尾氣腔體(524)；所述陽(yáng)極尾氣進(jìn)口(525)和陰極尾氣進(jìn)口(527)分別與電堆陽(yáng)極尾氣排出管(71)和電堆陰極尾氣排出管(72)相連；所述陽(yáng)極尾氣出口(526)通過管路，經(jīng)陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)連接至系統(tǒng)陽(yáng)極尾氣排出口(505)，陽(yáng)極尾氣切斷閥(501)與陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)并聯(lián)；所述陰極尾氣出口(528)通過管路，經(jīng)陰極尾氣背壓閥(504)連接至系統(tǒng)陰極尾氣排出口(506)，陰極尾氣切斷閥(503)與陰極尾氣背壓閥(504)并聯(lián)；所述陽(yáng)極腔排液口(529)通過管路，經(jīng)陽(yáng)極尾氣排液閥(508)連接至冷凝水排出口(507)；所述陰極腔排液口(530)通過管路，經(jīng)陰極尾氣排液閥(509)連接至冷凝水排出口(507)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙極尾氣壓力聯(lián)動(dòng)平衡功能的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述附屬控制系統(tǒng)(600)包括數(shù)據(jù)采集器(601)、控制器(602)、負(fù)載(603)及其他控制組件(604)；數(shù)據(jù)采集器(601)用于采集電堆模塊(100)的節(jié)電壓檢測(cè)信號(hào)，并傳送至控制器(602)；控制器(602)在各種指令下實(shí)現(xiàn)壓力、溫度和流量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、交互、運(yùn)算、分析或處理，控制燃料電池系統(tǒng)的啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)等運(yùn)行過程，及背壓調(diào)節(jié)過程；負(fù)載(603)用于將燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能；其他控制組件(604)包括模塊電源、變壓器、接觸器、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、通信轉(zhuǎn)換模塊和安全保護(hù)等組件等，作為控制系統(tǒng)輔助配套。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有雙極尾氣壓力聯(lián)動(dòng)平衡功能的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓調(diào)節(jié)過程包括陽(yáng)極尾氣背壓調(diào)節(jié)、陰極尾氣背壓調(diào)節(jié)或陽(yáng)極尾氣背壓與陰極尾氣背壓共同調(diào)節(jié)三種方式；以陽(yáng)極尾氣背壓調(diào)節(jié)為例，背壓調(diào)節(jié)過程具體為：

控制器(602)當(dāng)接收到陽(yáng)極尾氣背壓調(diào)節(jié)的指令時(shí)，將當(dāng)前采集的陽(yáng)極壓力檢測(cè)值Psn，與預(yù)設(shè)的陽(yáng)極壓力目標(biāo)值Psn*作比較，當(dāng)陽(yáng)極壓力目標(biāo)值Psn*高于陽(yáng)極壓力檢測(cè)值Psn時(shí)，減小陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)的開度，否則增大陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)的開度；進(jìn)一步比較陽(yáng)極壓力目標(biāo)值Psn*和陽(yáng)極壓力檢測(cè)值Psn的大小，當(dāng)陽(yáng)極壓力目標(biāo)值Psn*低于或等于陽(yáng)極壓力檢測(cè)值Psn時(shí)，維持陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)的開度，否則減小陽(yáng)極尾氣背壓閥(502)的開度；進(jìn)一步判斷是否接收到關(guān)機(jī)指令，當(dāng)接收到關(guān)機(jī)指令時(shí)，結(jié)束陽(yáng)極尾氣背壓調(diào)節(jié)過程，否則繼續(xù)比較陽(yáng)極壓力目標(biāo)值Psn*和陽(yáng)極壓力檢測(cè)值Psn的大小；

其中，所述陽(yáng)極壓力檢測(cè)值Psn為陽(yáng)極進(jìn)堆壓力檢測(cè)值Ps1、陽(yáng)極出堆壓力檢測(cè)值Ps5或陽(yáng)極進(jìn)堆壓力檢測(cè)值Ps1與陽(yáng)極出堆壓力檢測(cè)值Ps5的算術(shù)平均值，陽(yáng)極壓力目標(biāo)值Psn*為電堆模塊(100)處于最佳工作狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極進(jìn)堆壓力值Ps1*、陽(yáng)極出堆壓力值Ps5*或陽(yáng)極進(jìn)堆壓力值Ps1*與陽(yáng)極出堆壓力值Ps5*的算術(shù)平均值；

陰極尾氣背壓調(diào)節(jié)過程同理陽(yáng)極尾氣背壓調(diào)節(jié)過程。