[發明專利]多堆燃料電池發電系統及其檢測、運行和保護停機方法

在審

• 申請號: 202310014505.2
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116130732A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 張威;劉智亮;朱偉睿;倪梓榮;黃文英
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H01M8/2457
• 分類號: H01M8/2457;H01M8/04089;H01M8/04746;H01M8/0438;H01M8/04302;H01M8/04225;H01M8/04303;H01M8/04228;H01M8/22
• 代理公司: 北京麥寶利知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11733
• 代理人: 劉麗萍

本發明提供了一種多堆燃料電池發電系統，其特征在于，所述系統包括：N個并聯的單模塊電堆系統，每個單模塊電堆系統包括M個串聯的電堆，其中N和M為正整數；與每個單模塊電堆系統相連接的氫氣管路系統和氮氣管路系統，分別為燃料電池發電系統中每個電堆提供氫氣和氮氣。本發明通過多個電堆組串聯形成多堆燃料電池發電系統，提高發電系統的輸出電壓，使系統總電壓提高解決單堆系統無法應用高壓場合；本發明同時解決燃料電池單體功率等級不高、難以滿足大功率負荷或功率負荷波動較大的應用需求問題。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統領域，更具體地涉及一種多堆燃料電池發電系統及其氣密性檢測、啟動運行和保護停機方法。

背景技術

燃料電池是一種將燃料中的化學能通過電化學反應直接轉化成電能的裝置，與傳統柴油發電機相比，其不存在燃料燃燒的過程，不受卡諾循環，能量轉化過程不產生污染大氣的物質。隨著燃料電池單堆功率的逐步增大，燃料電池在重型卡車、分布式發電、軌道交通等領域受到廣泛關注，然而單體燃料電池系統在大功率軌道交通領域應用仍存在燃料電池單堆系統輸出功率偏低、耐久性較差、系統成本較高等諸多問題。為解決單堆燃料電池發電系統的以上技術問題，滿足系統大功率的應用需求，需要將燃料電池系統以多堆共同運行的模式工作，并提高系統在不同工況下的效率。

因此，現有技術需要一種能夠將燃料電池系統以多堆共同運行的解決方案。

上述在背景部分公開的信息僅用于對本發明的背景做進一步的理解，因此它可以包含對于本領域普通技術人員已知的不構成現有技術的信息。

發明內容

本發明提供了一種多堆燃料電池發電系統及其氣密性檢測、啟動運行和保護停機方法，本發明的燃料電池發電系統運行效率高，結構簡單，并且發電系統的適用性強，穩定性高，對環境無污染。

本發明的第一方面提供了一種多堆燃料電池發電系統，所述系統包括：N個并聯的單模塊電堆系統，每個單模塊電堆系統包括M個串聯的電堆，其中N和M為正整數；與每個單模塊電堆系統相連接的氫氣管路系統和氮氣管路系統，分別為燃料電池發電系統中每個電堆提供氫氣和氮氣；其中，所述氫氣管路系統包括：用于控制氫氣進氣的電磁球閥，與每個單模塊電堆系統連接并且用于控制相應單模塊電堆系統的氫氣進入的電磁閥；其中，所述氮氣管路系統包括：與每個單模塊電堆系統連接并且用于控制相應單模塊電堆系統的氮氣進入電磁閥。

根據本發明的一個實施例，其中，所述氫氣管路系統包括：用于控制氫氣進氣的閥門，該閥門可以為電磁球閥。

根據本發明的一個實施例，其中，所述氫氣管路系統包括：依次連接的氫氣進氣控制部分、氫氣管路保護部分、單模塊電堆系統氫氣管路連接部分，氫氣進氣控制部分輸出的氫氣通過多通管道分別進入氫氣管路保護部分和單模塊電堆系統氫氣管路連接部分；其中單電堆連接部分包括：分別與每個單模塊電堆系統連接的電磁閥，用于通過遠程自動開啟和關閉相應的單模塊電堆系統的氫氣管路；分別與每個單模塊電堆系統連接的球閥，用于通過手動開啟和關閉相應的單電堆模塊系統的氫氣管路。

根據本發明的一個實施例，所述氫氣進氣控制部分包括：第一球閥，用于人為控制氫氣的手動關閉和開啟；氫氣過濾器，用于對進入所述發電系統的氫氣進行過濾；第一壓力傳感器，用于檢測氫氣進氣的壓力值；電動球閥，用于遠程控制氫氣進氣管路的開啟和關閉；第一減壓閥，用于將氫氣的進氣壓力降低至電堆合適的工作壓力。

根據本發明的一個實施例，所述氫氣管路保護部分包括：泄壓閥，當第一減壓閥失效或減壓后氫氣管路壓力超出限定值時，所述泄壓閥自動泄壓以保護氫氣管路系統中的閥件和電堆；第二球閥，用于系統檢修時通過排空口排空管道內殘余的氫氣；阻火器，用于阻止氫氣管路排空口著火而引起的管路回火。