CN107171006A - 燃料电池免加湿系统装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池免加湿系统装置。它包括燃料电池、接触器、负载、电压传感器、氢气进气电磁阀、空气进气风机、氢气排气电磁阀、空气排气口，燃料电池一侧上端装有氢气进气电磁阀，燃料电池一侧下端装有空气进气风机，燃料电池另一侧上端装有氢气排气电磁阀，燃料电池另一侧下端装有空气排气口，燃料电池上的阳极通过导线连接接触器一端，接触器另一端通过导线连接负载的一端，负载另一端通过导线连接燃料电池上的阴极，负载两端并联有电压传感器。优点是简化了燃料电池对加湿的要求，降低了系统的集成难度，增加了燃料系统温度适应性。

Description

燃料电池免加湿系统装置
技术领域
本发明涉及燃料电池免加湿领域，具体涉及一种燃料电池免加湿系统装置。
背景技术
燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。燃料电池稳定发电要求电池内部的水、气、热达到平衡。由于免加湿燃料电池系统，内部水分会随着氢气、空气的排出电堆，导致膜电极失水，电堆发电不稳定。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种燃料电池免加湿系统装置，不仅可以实现燃料电池系统稳定运行还可以实现燃料电池系统低温下快速启动。
本发明的技术方案：
一种燃料电池免加湿系统装置，它包括燃料电池、接触器、负载、电压传感器、氢气进气电磁阀、空气进气风机、氢气排气电磁阀、空气排气口，燃料电池一侧上端装有氢气进气电磁阀，燃料电池一侧下端装有空气进气风机，燃料电池另一侧上端装有氢气排气电磁阀，燃料电池另一侧下端装有空气排气口，燃料电池上的阳极通过导线连接接触器一端，接触器另一端通过导线连接负载的一端，负载另一端通过导线连接燃料电池上的阴极，负载两端并联有电压传感器。
对于冷启动系统，打开氢气排气电磁阀同时打开氢气进气电磁阀，当燃料电池阳极充满氢气时关闭氢气排气电磁阀，使氢气压力不大于燃料电池操作压力值；燃料电池阴极侧的空气供气风机不工作，静置30s-90s后，将端电压降至开路电压（燃料电池的开路电压与单电池数量相关，一般单电池开路电压为1伏）的25%；5s-15s后，按2-2.5倍计量比开启空气进气风机供给空气，将端电压恢复到额定工作电压0.65-0.75点，燃料电池系统即可稳定额定输出工作。
对于运行当中的系统，当工作燃料电池额定电压降于0.6V时，切断输出负载3，停止空气进气风机关断空气供给，将氢气充满至燃料电池1的阳极，并不高于操作气压；10s-15s后，将单电池电压至开路电压的25%，即0.25V；2s-3s后，按2-2.5倍计量比供给空气，将端电压恢复到额定工作电压0.65-0.75V，燃料电池系统即可稳定额定输出工作。
本发明的优点是提供一种燃料电池免加湿系统装置及系统稳定运行的控制方法，使免加湿燃料电池系统在较短时间内快速增湿、升温，使燃料电池进入稳定工作状态，缩短燃料电池系统启动所需时间。该发明简化了燃料电池对加湿的要求，降低了系统的集成难度，增加了燃料系统温度适应性。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
参照附图1，一种燃料电池免加湿系统装置，它包括燃料电池1、接触器2、负载3、电压传感器4、氢气进气电磁阀5、空气进气风机6、氢气排气电磁阀7、空气排气口8，燃料电池1一侧上端装有氢气进气电磁阀5，燃料电池1一侧下端装有空气进气风机6，燃料电池1另一侧上端装有氢气排气电磁阀7，燃料电池1另一侧下端装有空气排气口8，燃料电池1上的阳极通过导线连接接触器2一端，接触器2另一端通过导线连接负载3的一端，负载3另一端通过导线连接燃料电池1上的阴极，负载3两端并联有电压传感器4。
对于冷启动系统，打开氢气排气电磁阀7同时打开氢气进气电磁阀5，当燃料电池1阳极充满氢气时关闭氢气排气电磁阀7，使氢气压力不大于燃料电池1操作压力值；燃料电池阴极侧的空气进气风机6不工作，静置30s-90s后，将端电压降至开路电压的25%；5s-15s后，按2-2.5倍计量比开启空气进气风机6供给空气，将端电压恢复到额定工作电压0.65-0.75点，燃料电池1系统即可稳定额定输出工作。
对于运行当中的系统，当工作燃料电池1额定电压降于0.6V时，切断输出负载3，停止空气进气风机6关断空气供给，将氢气充满至燃料电池1的阳极，并不高于操作气压；10s-15s后，将端电压降4至开路电压的25%；2s-3s后，按2-2.5倍计量比供给空气，将端电压恢复到额定工作电压0.65-0.75点，燃料电池1系统即可稳定额定输出工作。
对于冷启动系统：
对于冷启动的系统，由于低电压运行可以迅速提高电堆温度，可以有效减少电堆启动时间。
对于运行中的系统：
对于运行中的系统，可以通过该控制策略，对电堆内部进行迅速补水，起到加湿的作用。
对于长期储存的系统：
对于长期储存的电堆，可上当加长静置时间，让膜电极充分湿润，这样可以起到迅速活化的作用。

Claims (3)

1.一种燃料电池免加湿系统装置，其特征在于，它包括燃料电池电堆、接触器、负载、电压传感器、氢气进气电磁阀、空气进气风机、氢气排气电磁阀、空气排气口，燃料电池电堆一侧上端装有氢气进气电磁阀，燃料电池电堆一侧下端装有空气进气风机，燃料电池电堆另一侧上端装有氢气排气电磁阀，燃料电池电堆另一侧下端装有空气排气口，燃料电池电堆上的阳极通过导线连接接触器一端，接触器另一端通过导线连接负载的一端，负载另一端通过导线连接燃料电池电堆上的阴极，负载两端并联有电压传感器。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池免加湿系统装置，其特征在于，对于冷启动系统，打开氢气排气电磁阀同时打开氢气进气电磁阀，当燃料电池阳极充满氢气时关闭氢气排气电磁阀，使氢气压力不大于燃料电池操作压力值；燃料电池阴极侧的空气供气风机不工作，静置30s-90s后，将电堆单电池电压降至开路电压的25%，即0.25V；5s-15s后，按2-2.5倍计量比开启空气进气风机供给空气，将电堆单电池电压恢复到额定工作电压0.65-0.75V，燃料电池系统即可稳定额定输出工作。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池免加湿系统装置，其特征在于，对于运行当中的系统，当燃料电池单电池电压降于0.6V时，切断输出负载3，停止空气进气风机关断空气供给，将氢气充满燃料电池1的阳极侧，但氢气气压并不高于燃料电池的操作气压；10s-15s后，将电堆单电池电压降至开路电压的0.25V；2s-3s后，按2-2.5倍计量比供给空气，将电堆单电池电压恢复到额定工作电压0.65-0.75V，燃料电池系统即可稳定额定输出工作。
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