CN109742426B - 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109742426B
CN109742426B CN201910012803.1A CN201910012803A CN109742426B CN 109742426 B CN109742426 B CN 109742426B CN 201910012803 A CN201910012803 A CN 201910012803A CN 109742426 B CN109742426 B CN 109742426B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas outlet
exhaust valve
waste gas
oxygen content
stepping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910012803.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109742426A (zh
Inventor
周明强
杨二辉
董文波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Hydrogen Energy Technology Co
Original Assignee
China Hydrogen Energy Technology Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Hydrogen Energy Technology Co filed Critical China Hydrogen Energy Technology Co
Priority to CN201910012803.1A priority Critical patent/CN109742426B/zh
Priority to CN202010855360.5A priority patent/CN111969229B/zh
Publication of CN109742426A publication Critical patent/CN109742426A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109742426B publication Critical patent/CN109742426B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Abstract

本发明涉及角度控制系统及其控制方法技术领域，具体涉及一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法。控制系统包括：控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置；所述控制器通过氧传数据采集装置得到的数据进行控制步进装置的位移；所述步进装置与所述电堆反应废气出口相接触；所述排气阀角度的不同影响所述电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E，所述尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集。控制方法为将所述氧气含量值E控制在
Figure DDA0001937964570000011
本发明提供的控制系统可以通过氧传感器中氧气含量值E的数据采用控制器进行控制步进装置，从而控制甲醇燃料电池尾气的阀门角度。

Description

一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及角度控制系统及其控制方法技术领域，具体涉及一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法。
背景技术
燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此甲醇燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。
燃料电池用途广泛，既可应用于军事、空间、发电厂领域，也可应用于机动车、移动设备、居民家庭等领域。早期燃料电池发展焦点集中在军事空间等专业应用以及千瓦级以上分散式发电上。电动车领域成为燃料电池应用的主要方向，市场已有多种采用燃料电池发电的自动车出现。另外，透过小型化的技术将燃料电池运用于一般消费型电子产品也是应用发展方向之一，在技术的进步下，未来小型化的燃料电池将可用以取代现有的锂电池或镍氢电池等高价值产品，作为用于笔记本电脑、无线电电话、录像机、照相机等携带型电子产品的电源。近20多年来，燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段，燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。在所有燃料电池中，碱性燃料电池(AFC)发展速度最快，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水；质子交换膜燃料电池(PEMFC)已广泛作为交通动力和小型电源装置来应用；磷酸燃料电池(PAFC)作为中型电源应用进入了商业化阶段，是民用燃料电池的首选；熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)也已完成工业试验阶段；起步较晚的固态氧化物燃料电池(SOFC)作为发电领域最有应用前景的燃料电池，是未来大规模清洁发电站的优选对象。
现代种类繁多的电池中，虽然仍以氢气为主要燃料，但电池系统可以从碳氢化合物或醇类燃料中萃取出氢元素来利用。此外如垃圾掩埋场、废水处理场中厌氧微生物分解产生的沼气也是燃料的一大来源。利用自然界的太阳能及风力等可再生能源提供的电力，可用来将水电解产生氢气，再供给至燃料电池，如此亦可将「水」看成是未经转化的燃料，实现完全零排放的能源系统。只要不停地供给燃料给电池，它就可不断地产生电力。
由于燃料电池的原理系经由化学能直接转换为电能，而非产生大量废气与废热的燃烧作用，现今利用碳氢燃料的发电系统电能的转换效率可达40～50％；直接使用氢气的系统效率更可超过50％；发电设施若与燃气涡轮机并用，则整体效率可超过60％；若再将电池排放的废热加以回收利用，则燃料能量的利用率可超过85％。用于车辆的燃料电池其能量转换率约为传统内燃机的3倍以上，内燃引擎的热效率约在10～20％之内。
在现有技术中，碳氢燃料无法直接利用：除甲醇外，其它的碳氢化合物燃料均需经过转化器、一氧化碳氧化器处理产生纯氢气后，方可供现今的燃料电池利用。
甲醇重整制氢燃料电池，是质子交换膜燃料电池的一种。其技术原理是采用蒸汽重整法将甲醇与水中携带的氢转换为H2，H2中的化学能经化学方式转换为电能。所谓蒸汽重整法是将甲醇燃料与水蒸气混合后进入重整器，在适当温度和催化剂的作用下发生重整反应产生氢气。然而，在现有技术中，甲醇燃料电池尾气排放不易控制，且容易出现燃烧不完全的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法，解决了现有技术中甲醇燃料电池尾气不易控制且燃烧不安全的问题，提供的控制系统可以通过氧传感器中氧气含量值E的数据采用控制器进行控制步进装置，从而控制甲醇燃料电池尾气的阀门角度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，包括：控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置；
所述控制器通过氧传数据采集装置得到的数据进行控制步进装置的位移；
所述步进装置与所述电堆反应废气出口相接触，所述步进装置采用位移的方式控制所述电堆反应废气出口的排气阀角度；
所述排气阀角度的不同影响所述电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E，所述尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集。
进一步地，所述控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置形成闭环控制系统。
通过氧传数据采集装置得到的数据采用控制器进行控制步进装置的位移；其中步进装置与所述电堆反应废气出口相接触进行控制电堆反应废气出口的排气阀角度；其中排气阀角度的不同影响电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E；尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集，上述控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置形成闭环控制系统，控制系统简单，易于操作可控。
进一步地，所述步进装置通过步进位移和/或步进角位移进行调节以实现所述电堆反应废气出口的排气阀角度的调节；
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量值E控制下限值为
Figure BDA0001937964550000031
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量值E控制上限值为
Figure BDA0001937964550000032
当氧传数据采集装置中氧气含量值E不在
Figure BDA0001937964550000033
的范围中时，通过控制器中的告知单元向使用者告知燃烧不充分。
通过在控制器中预设俩种情形的预设值，其中氧气含量控制下限值为
Figure BDA0001937964550000034
氧气含量控制上限值为
Figure BDA0001937964550000035
当尾气排放过程中氧传数据采集装置中氧气含量值E不在
Figure BDA0001937964550000036
的范围中时，通过告知单元进行提醒，从而减少了燃烧不完全的情况，使得燃烧程度基本可控。
进一步地，所述步进装置中包括角度检测传感器，所述角度检测传感器用于检测所述电堆反应废气出口的排气阀角度。
进一步地，所述氧传数据采集装置中氧气含量值E均与位移装置系数α、控制机构控制参数S以及电堆反应废气出口截面系数β呈正相关；
所述位移装置系数α为系统根据步进装置的数据得到；
所述控制机构控制参数S为系统根据控制器的数据得到；
所述电堆反应废气出口截面系数β系电堆反应废气出口不同截面的数据得到。
进一步地，所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β。
进一步地，所述位移装置系数α通过所述步进装置的步进位移进行调节换算；
所述控制机构控制参数S通过所述步进装置的步进位移以及步进角位移进行调节换算；
所述电堆反应废气出口截面系数β通过所述电堆反应废气出口不同截面形状的开启大小以及截面积进行调节换算。
进一步地，所述步进装置和所述氧传数据采集装置的外表面均匀涂覆有防静电涂层。
进一步地，所述防静电涂层为环氧防静电涂层。
上述甲醇燃料电池的排气阀角度的控制方法，将所述氧气含量值E控制在
Figure BDA0001937964550000037
所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β；所述
Figure BDA0001937964550000041
为所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量控制下限值；所述
Figure BDA0001937964550000042
为所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量控制上限值。
氧气含量值E均与位移装置系数α、控制机构控制参数S以及电堆反应废气出口截面系数β呈正相关，氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β，其计算方式简单，判断方式简单，通过简单的数学关系使得燃烧程度可数据化呈现，更易于判断燃烧程度。
本发明的有益效果是：
1.通过氧传数据采集装置得到的数据采用控制器进行控制步进装置的位移；其中步进装置与所述电堆反应废气出口相接触进行控制电堆反应废气出口的排气阀角度；其中排气阀角度的不同影响电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E；尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集，上述控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置形成闭环控制系统，控制系统简单，易于操作可控；
2.通过在控制器中预设俩种情形的预设值，其中氧气含量控制下限值为
Figure BDA0001937964550000043
氧气含量控制上限值为
Figure BDA0001937964550000044
当尾气排放过程中氧传数据采集装置中氧气含量值E不在
Figure BDA0001937964550000045
的范围中时，通过告知单元进行提醒，从而减少了燃烧不完全的情况，使得燃烧程度基本可控；
3.氧气含量值E均与位移装置系数α、控制机构控制参数S以及电堆反应废气出口截面系数β呈正相关，氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β，其计算方式简单，判断方式简单，通过简单的数学关系使得燃烧程度可数据化呈现，更易于判断燃烧程度。
附图说明
图1为实施例1甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统结构图；
图2为实施例2甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统结构图；
图3为甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统的连接框图；
图4为充电电路的结构示意图；
图5为电量监测单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
如图1所示，一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，包括：控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置；
所述控制器通过氧传数据采集装置得到的数据进行控制步进装置的位移；
所述步进装置与所述电堆反应废气出口相接触，所述步进装置采用位移的方式控制所述电堆反应废气出口的排气阀角度；
所述排气阀角度的不同影响所述电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E，所述尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集；
所述控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置形成闭环控制系统。
所述步进装置通过步进位移和/或步进角位移进行调节以实现所述电堆反应废气出口的排气阀角度的调节；
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量值E控制下限值为
Figure BDA0001937964550000051
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量值E控制上限值为
Figure BDA0001937964550000052
当氧传数据采集装置中氧气含量值E不在
Figure BDA0001937964550000053
的范围中时，通过控制器中的告知单元向使用者告知燃烧不充分；
具体地，所述步进装置中包括角度检测传感器，所述角度检测传感器用于检测所述电堆反应废气出口的排气阀角度。
具体地，所述氧传数据采集装置中氧气含量值E均与位移装置系数α、控制机构控制参数S以及电堆反应废气出口截面系数β呈正相关，所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β；
所述位移装置系数α为系统根据步进装置的数据得到；
所述控制机构控制参数S为系统根据控制器的数据得到；
所述电堆反应废气出口截面系数β系电堆反应废气出口不同截面的数据得到。
具体地，所述位移装置系数α通过所述步进装置的步进位移进行调节换算；
所述控制机构控制参数S通过所述步进装置的步进位移以及步进角位移进行调节换算；
所述电堆反应废气出口截面系数β通过所述电堆反应废气出口不同截面形状的开启大小以及截面积进行调节换算。
具体地，所述步进装置和所述氧传数据采集装置的外表面均匀涂覆有环氧防静电涂层。
实施例2
如图2所示，一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，包括：控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置；
所述控制器通过氧传数据采集装置得到的数据进行控制步进装置的位移；
所述步进装置与所述电堆反应废气出口相接触，所述步进装置采用位移的方式控制所述电堆反应废气出口的排气阀角度；
所述排气阀角度的不同影响所述电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E，所述尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集；
所述控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置形成闭环控制系统。
所述步进装置通过步进位移和/或步进角位移进行调节以实现所述电堆反应废气出口的排气阀角度的调节；
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量值E控制下限值为
Figure BDA0001937964550000061
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量值E控制上限值为
Figure BDA0001937964550000062
当氧传数据采集装置中氧气含量值E不在
Figure BDA0001937964550000063
的范围中时，通过控制器中的告知单元向使用者告知燃烧不充分；
具体地，所述步进装置中包括角度检测传感器，所述角度检测传感器用于检测所述电堆反应废气出口的排气阀角度。
具体地，所述氧传数据采集装置中氧气含量值E均与位移装置系数α、控制机构控制参数S以及电堆反应废气出口截面系数β呈正相关，所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β；
所述位移装置系数α为系统根据步进装置的数据得到；
所述控制机构控制参数S为系统根据控制器的数据得到；
所述电堆反应废气出口截面系数β系电堆反应废气出口不同截面的数据得到。
具体地，所述位移装置系数α通过所述步进装置的步进位移进行调节换算；
所述控制机构控制参数S通过所述步进装置的步进位移以及步进角位移进行调节换算；
所述电堆反应废气出口截面系数β通过所述电堆反应废气出口不同截面形状的开启大小以及截面积进行调节换算。
具体地，所述步进装置和所述氧传数据采集装置的外表面均匀涂覆有环氧防静电涂层。
上述实施例1和实施例2中甲醇燃料电池的排气阀角度的控制方法，将所述氧气含量值E控制在
Figure BDA0001937964550000071
所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β；所述
Figure BDA0001937964550000072
为所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量控制下限值；所述
Figure BDA0001937964550000073
为所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量控制上限值。
在一个实施例中，还包括分别对控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置进行供电的蓄电池，所述蓄电池通过一充电电路进行充电，如图4所示充电电路的结构示意图，充电电路包括包括感应线圈，所述感应项圈用于感应NFC模块输出射频磁场的磁通量变化而生成感应电流；所述感应线圈包括位于感应线圈上部的第一输出点A、下部的第二输出点B以及中部的第三输出点C；所述第三输出点C通过一电感与电能输出端D连接；所述第一输出点A与第一MOS管Q1的漏极连接，所述第一MOS管Q1的栅极与电能输出端D连接；所述第二输出点B与第二MOS管Q2的漏极连接，所述第二MOS管Q2的栅极与电能输出端D连接；所述第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极连接，所述第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极连接的节点与电能输出端E连接；所述电能输出端D和电能输出端E分别与蓄电池的电极相连。
在一个实施例中，所述第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极之间设置有第一整流二极管Z1和第二整流二极管Z2，所述第一整流二极管Z1和第二整流二极管Z2的节点与电能输出端E连接；所述第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极之间设置有第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2的节点与电能输出端E连接。所述第一MOS管Q1的栅极通过第三电阻R3与电能输出端D连接；所述第二MOS管Q2的栅极通过第四电阻R4与电能输出端D连接。所述第三电阻R3与第一MOS管Q1的栅极的节点通过第三二极管、第一电容与感应线圈的第一输出点A连接。
还包括用于对蓄电池的电量进行监测的电量监测单元，其中电量监测单元通过霍尔传感器、积分电路、积分电容放电电路和脉冲发生电路组成，霍尔传感器与积分电路电连接，其中霍尔传感器用于获取蓄电池充放电的电流，当蓄电池为放电状态时霍尔传感器将电流信号转换成负电压信号，通过积分电路对该电压信号进行积分处理，积分到设定电压时脉冲发生电路产生一个放电电量的脉冲，并通过积分电容放电电路对积分电路的积分电容进行放电，并且进行下一次积分，当蓄电池为充电状态霍尔传感器将电流信号转换成正电压信号后通过反相器转换成负电压信号，积分电路对该电压信号进行积分处理，积分到设定电压时脉冲发生电路产生一个充电电量脉冲，并对积分电路的积分电容进行放电，然后进行下一次积分，用计数器分别对蓄电池充电电量脉冲和放电电量脉冲计数，再做减法运算，进行蓄电池荷电状态的监测。
在一个实施例中，其中积分电路包括第五电阻R5、第六电阻R6，第二电容C2、第三电容C3、第七二极管Z7、第八二极管Z8、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2和反相器U3，其中第五电阻R5的一端与反相器U3的输入端连接于霍尔电流传感器输出端，第五电阻R5另一端接第一运算放大器的反相端，第二电容C2与第七二极管Z7并联之后第七二极管Z7阳极连接第一运算放大器U1反相端，第七二极管Z7阴极连接于第一运算放大器U1输出端，反相器U3与第六电阻R6串联之后连接第二运算放大器U2反相端，第二电容C2与第八二极管Z8并联之后第八二极管Z8阳极连接第二运算放大器U2反相端，第八二极管Z8阴极连接于第二运算放大器U2输出端。
在一个实施例中，所述积分电容放电电路包括第一模拟开关K1，第二模拟开关K2，其中第一模拟开关K1与第二电容C2并联，第一模拟开关K1的控制端与反向电流输出脉冲端连接，第二模拟开关K2与第二电容C2并联，第二模拟开关K2的控制端与正向电流输出脉冲端连接。
在一个实施中，所述脉冲发生电路包括第七电阻R7、第八电阻R7，第一电压比较器U4、第二电压比较器U5，第七电阻R7连接于积分电路中的第一运算放大器U1输出端与第一电压比较器U4正相端之间，第一电压比较器U4的反相端接设定的参考电压，第一电压比较器U4输出端接反向电流输出脉冲端，第八电阻R8连接于积分电路中的第二运算放大器U2输出端与第二电压比较器U5正相端之间，第二电压比较器U5的反相端接设定的参考电压，第二电压比较器U5输出端接正向电流输出脉冲端。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，包括：控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置；
所述控制器通过氧传数据采集装置得到的数据进行控制步进装置的位移；
所述步进装置与所述电堆反应废气出口相接触，所述步进装置采用位移的方式控制所述电堆反应废气出口的排气阀角度；
所述排气阀角度的不同影响所述电堆反应废气出口中尾气排放的氧气含量值E，所述尾气排放的氧气含量值E通过所述氧传数据采集装置进行采集；
所述步进装置通过步进位移和/或步进角位移进行调节以实现所述电堆反应废气出口的排气阀角度的调节；
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量值E控制下限值为
Figure FDA0002572216700000011
所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量值E控制上限值为
Figure FDA0002572216700000012
当氧传数据采集装置中氧气含量值E不在
Figure FDA0002572216700000013
的范围中时，通过控制器中的告知单元向使用者告知燃烧不充分。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，所述控制器、步进装置、电堆反应废气出口和氧传数据采集装置形成闭环控制系统。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，所述步进装置中包括角度检测传感器，所述角度检测传感器用于检测所述电堆反应废气出口的排气阀角度。
4.根据权利要求1或2任一项所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，所述氧传数据采集装置中氧气含量值E均与位移装置系数α、控制机构控制参数S以及电堆反应废气出口截面系数β呈正相关；
所述位移装置系数α为系统根据步进装置的数据得到；
所述控制机构控制参数S为系统根据控制器的数据得到；
所述电堆反应废气出口截面系数β系电堆反应废气出口不同截面的数据得到。
5.根据权利要求4所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β。
6.根据权利要求4所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于：
所述位移装置系数α通过所述步进装置的步进位移进行调节换算；
所述控制机构控制参数S通过所述步进装置的步进位移以及步进角位移进行调节换算；
所述电堆反应废气出口截面系数β通过所述电堆反应废气出口不同截面形状的开启大小以及截面积进行调节换算。
7.根据权利要求1或2所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，所述步进装置和所述氧传数据采集装置的外表面均匀涂覆有防静电涂层。
8.根据权利要求7所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统，其特征在于，所述防静电涂层为环氧防静电涂层。
9.权利要求4-6任一项所述的一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制方法，其特征在于，将所述氧气含量值E控制在
Figure FDA0002572216700000021
所述氧气含量值E的数学表达式为E＝αS*β；所述
Figure FDA0002572216700000022
为所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器加大所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量控制下限值；所述
Figure FDA0002572216700000023
为所述控制器根据需要预先设定通过所述控制器减小所述电堆反应废气出口的排气阀角度时，所述氧传数据采集装置采集得到的氧气含量的氧气含量控制上限值。
CN201910012803.1A 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法 Active CN109742426B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910012803.1A CN109742426B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法
CN202010855360.5A CN111969229B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910012803.1A CN109742426B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010855360.5A Division CN111969229B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109742426A CN109742426A (zh) 2019-05-10
CN109742426B true CN109742426B (zh) 2020-10-02

Family

ID=66363677

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910012803.1A Active CN109742426B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法
CN202010855360.5A Active CN111969229B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010855360.5A Active CN111969229B (zh) 2019-01-07 2019-01-07 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN109742426B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067012B (zh) * 2021-03-23 2022-06-14 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司 Ht-pemfc燃料电池的阴极进气控制系统及方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19832389C2 (de) * 1998-07-18 2003-04-24 Ballard Power Systems Brennstoffzellensystem
JP4526800B2 (ja) * 2003-11-12 2010-08-18 本田技研工業株式会社 燃料電池の排出装置
JP4037355B2 (ja) * 2003-11-17 2008-01-23 本田技研工業株式会社 燃料電池の排出装置
JP4649308B2 (ja) * 2005-10-04 2011-03-09 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP5446023B2 (ja) * 2006-08-11 2014-03-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN201187837Y (zh) * 2008-08-13 2009-01-28 王可崇 半导体制冷器热力差动的可逆步进式阀门执行机构
CN101604758B (zh) * 2009-06-19 2011-10-19 武汉银泰科技燃料电池有限公司 燃料电池阳极尾气处理系统和处理方法
US20110143241A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel cell operational methods for oxygen depletion at shutdown
JP5469047B2 (ja) * 2010-01-14 2014-04-09 本田技研工業株式会社 燃料電池装置
KR101163704B1 (ko) * 2010-02-08 2012-07-10 주식회사 엑스에프씨 해수전해설비에서 발생되는 폐수소를 활용한 연료전지 시스템
DE102011083453A1 (de) * 2011-09-26 2013-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Betriebsverfahren eines elektrischen Energie-Systems eines Kraftfahrzeugs
JP5576902B2 (ja) * 2012-06-27 2014-08-20 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
CN202797153U (zh) * 2012-08-13 2013-03-13 宁波拜特测控技术有限公司 一种甲醇燃料电池测试系统的尾气处理装置
CN105706283B (zh) * 2013-11-06 2018-11-06 瓦特燃料电池公司 集成的气态燃料催化部分氧化重整器和燃料电池系统、以及产生电力的方法
JP2016023127A (ja) * 2014-07-24 2016-02-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
JP6222191B2 (ja) * 2014-11-12 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2016096047A (ja) * 2014-11-14 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN106299401B (zh) * 2015-05-20 2019-07-16 通用电气公司 燃料电池系统及其控制方法
WO2017104210A1 (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
CN107464944B (zh) * 2016-05-27 2021-02-02 通用电气公司 燃料电池系统及其操作方法
JP7029630B2 (ja) * 2016-12-15 2022-03-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
CN108520969A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 苏州弗尔赛能源科技股份有限公司 一种车载燃料电池氢气控制装置
CN109114275A (zh) * 2018-07-24 2019-01-01 中氢新能技术有限公司 一种燃料电池用单向阀、燃料电池以及制造单向阀的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109742426A (zh) 2019-05-10
CN111969229B (zh) 2021-08-31
CN111969229A (zh) 2020-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN215578650U (zh) 使用氨气为燃料的固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池混合系统
CN2893940Y (zh) 可再生能源与燃料电池耦合发电装置
CN101268217A (zh) 用于产生、转换和储存能量的方法和系统
KR20090124824A (ko) 외부 개질형 용융탄산염 연료전지 시스템
US20070259218A1 (en) Fuel cell capable of power management
Das et al. Fuel cell and hydrogen power plants
CN111261904A (zh) 一种便携式sofc发电装置及其能量管理方法
US20060228594A1 (en) Method for shutting down fuel cell and fuel cell system using the same
CN114725428B (zh) 一种以氨气为载体的零碳排放固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统
CN109742426B (zh) 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法
WO2014057603A1 (ja) 燃料電池と鉛蓄電池を含む燃料電池システム、およびその充電方法
CN108054412A (zh) 一种基于化学制氢反应的燃料电池系统
Suraparaju et al. A succinct review on fuel cells
Rodríguez-Castellanos et al. Development and applications of portable systems based on conventional PEM fuel cells
CN101267040A (zh) 并网燃料电池系统和使用该系统的负载
CN213340447U (zh) 一种固体氧化物燃料电池和固体氧化物电解池的一体化系统
CN115064730A (zh) 一种燃料电池全生命周期的增湿方法
CN208368631U (zh) 一种基于化学制氢反应的燃料电池系统
CN115188991A (zh) 氢燃料电池装置
CN115637455A (zh) 一种基于太阳能发电供能的质子交换膜pem电解水制氢系统
JP2010211942A (ja) 携帯用給電システム
KR20070025834A (ko) 선형 전압 프로파일을 갖는 배터리와 연료전지의하이브리드 전원공급 시스템 및 그 구동방법
CN104466218A (zh) 电动汽车便携式车载燃料电池充电电源
Balakrishnan Fuel cell technology
Rai et al. Fuel Cell Utilization for Energy Storage

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant