CN111180759A - 一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开提供一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，包括压缩空气供给系统、气体存储器和若干个燃料电池反应堆，根据电堆布置方式可以选择单压缩空气供给系统或者双压缩空气供给系统，减少压缩空气供给系统成本，合理安排实际工作需求；各燃料电池反应堆根据实际燃料进气量选择相应的压缩空气进气量，自动反馈，智能控制供气气体流量，减少人工操作，在原料充分燃烧的速度下对压缩空气进一步精确控制供给量，节约生产成本，进气量选择相应的压缩空气进气量，自动反馈，智能控制供气气体流量，减少人工操作，在原料充分燃烧的速度下对压缩空气进一步精确控制供给量，节约生产成本。

Description

一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法。
背景技术
氢燃料电池是氢能利用的一种重要设备，通过氢气与氧气进行化学反应直接输出电能。氢燃料电池功率密度与空气供给系统供气压力及供气流量直接相关，供气压力高，氧气分压高，燃料电池反应速度加快，输出功率增大，国外霍尼韦尔生产的压缩系统压比可达4；供气流量大，参与化学反应的原料增多，输出功率增大，目前燃料电池构型一般为一台电堆对应一套空气供给系统，对于由多台电堆构成的燃料电池系统必然需要多套空气供给系统，造成系统体积、重量增大。
本发明提出一种针对并联多电堆的空气供给系统，即多台电堆共用一套燃料供给系统供给空气，在满足性能要求的同时实现燃料电池系统紧凑的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有燃料电池空气供给系统中的不足之处，提供了一种可以根据电堆布置方式选择单压缩空气供给系统或者双压缩空气供给系统、减少压缩空气供给系统成本、各燃料电池反应堆根据实际燃料进气量选择相应的压缩空气进气量、在原料充分燃烧的速度下对压缩空气进一步精确控制供给量、节约生产成本的多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，包括
压缩空气供给系统、气体存储器和若干个燃料电池反应堆，所述压缩空气供给系统包括驱动电机和第一离心式压气机，所述第一离心式压气机的进气口与出气口之间设有第一旁通阀，所述第一离心压气机包括叶轮、扩压器及蜗壳，其中叶轮与驱动电机主轴同轴连接；
所述气体存储器包括存储罐本体、罐内气压检测传感器、以及设置在存储罐本体上的第一存储罐进气口、第二存储罐进气口和若干存储罐出气口，所述第一离心式压气机出气口与第一存储罐进气口连接处设有第一单向截止阀；
各燃料电池反应堆阴极进气口与各存储罐出气口一一对应连接，在每一个燃料电池反应堆中：燃料电池反应堆阳极进气口设有气体流量计，燃料电池阴极进气口与存储罐出气口连接处设有气动自动流量调节阀。
作为优选，所述空气压缩系统还包括第二离心式压气机，所述第二离心式压气机进气口与出气口之间设有第二旁通阀。
作为优选，所述第二离心式压和第一离心式压气机由驱动电机主轴同轴驱动。
作为优选，所述第二离心式压气机出气口与第二存储罐进气口连接处设有第二单向截止阀。
作为优选，所述气体流量计为涡街流量计。
作为优选，所述多电堆并联燃料电池空气供给系统的控制方法：
第一离心式压气机或者第二离心式压气机启动后压缩空气，存储罐本体接收压缩空气；
启动各燃料电池，阳极原料气体进入，每个燃料电池中的气体流量计数据产生，传递至对应的气动自动流量调节阀；
气动自动流量调节阀根据气体流量计所提供的模拟数字信号大小和罐内气压检测传感器检测的气压数值，气动自动流量调节阀自动调节开度大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：根据电堆布置方式可以选择单压缩空气供给系统或者双压缩空气供给系统，减少压缩空气供给系统成本，合理安排实际工作需求；各燃料电池反应堆根据实际燃料进气量选择相应的压缩空气进气量，自动反馈，智能控制供气气体流量，减少人工操作，在原料充分燃烧的速度下对压缩空气进一步精确控制供给量，节约生产成本。
附图说明
图1是本发明的单压缩空气供给系统结构示意图；
图2是本发明的双压缩空气供给系统结构示意图；
图中：驱动电机1、第一离心式压气机20、第一旁通阀201、第二离心式压气机21、第二旁通阀211、燃料电池反应堆30、气体流量计301、阴极进气口302、气动自动流量调节阀303、存储罐本体4、第一存储罐进气口401、第二存储罐进气口402、存储罐出气口42、第一单向截止阀51、第二单向截止阀52。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1-2中所示，
实施例1：
一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，包括
压缩空气供给系统、气体存储器和两个燃料电池反应堆，所述压缩空气供给系统包括驱动电机1和第一离心式压气机20，所述第一离心式压气机的进气口与出气口之间设有第一旁通阀201，所述第一离心压气机包括叶轮、扩压器及蜗壳，其中叶轮与驱动电机主轴同轴连接；所述气体存储器包括存储罐本体4、罐内气压检测传感器、以及设置在存储罐本体上的第一存储罐进气口401、第二存储罐进气口402和若干存储罐出气口42，所述第一离心式压气机出气口与第一存储罐进气口连接处设有第一单向截止阀51；各燃料电池反应堆阴极进气口302与各存储罐出气口一一对应连接，在每一个燃料电池反应堆中：燃料电池反应堆阳极进气口设有气体流量计301，燃料电池阴极进气口与存储罐出气口连接处设有气动自动流量调节阀303，所述气体流量计301为涡街流量计，所述多电堆并联燃料电池空气供给系统的控制方法：第一离心式压气机或者第二离心式压气机启动后压缩空气，存储罐本体接收压缩空气；启动各燃料电池，阳极原料气体进入，每个燃料电池中的气体流量计数据产生，传递至对应的气动自动流量调节阀；气动自动流量调节阀根据气体流量计所提供的模拟数字信号大小和罐内气压检测传感器检测的气压数值，气动自动流量调节阀自动调节开度大小。
根据电堆布置方式选择单压缩空气供给系统减少压缩空气供给系统成本，合理安排实际工作需求；各燃料电池反应堆根据实际燃料进气量选择相应的压缩空气进气量，自动反馈，智能控制供气气体流量，减少人工操作，在原料充分燃烧的速度下对压缩空气进一步精确控制供给量，节约生产成本。
实施例2：
一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，包括
压缩空气供给系统、气体存储器和若干个燃料电池反应堆，所述压缩空气供给系统包括驱动电机1和第一离心式压气机20，所述第一离心式压气机的进气口与出气口之间设有第一旁通阀201，所述第一离心压气机包括叶轮、扩压器及蜗壳，其中叶轮与驱动电机主轴同轴连接；
所述气体存储器包括存储罐本体4、罐内气压检测传感器、以及设置在存储罐本体上的第一存储罐进气口401、第二存储罐进气口402和若干存储罐出气口42，所述第一离心式压气机出气口与第一存储罐进气口连接处设有第一单向截止阀51；各燃料电池反应堆阴极进气口302与各存储罐出气口一一对应连接，在每一个燃料电池反应堆中：燃料电池反应堆阳极进气口设有气体流量计301，燃料电池阴极进气口与存储罐出气口连接处设有气动自动流量调节阀303，所述空气压缩系统还包括第二离心式压气机21，所述第二离心式压气机进气口与出气口之间设有第二旁通阀211，所述第二离心式压和第一离心式压气机由驱动电机主轴同轴驱动，所述第二离心式压气机出气口与第二存储罐进气口402连接处设有第二单向截止阀52，所述气体流量计301为涡街流量计，所述多电堆并联燃料电池空气供给系统的控制方法：第一离心式压气机或者第二离心式压气机启动后压缩空气，存储罐本体接收压缩空气；启动各燃料电池，阳极原料气体进入，每个燃料电池中的气体流量计数据产生，传递至对应的气动自动流量调节阀；气动自动流量调节阀根据气体流量计所提供的模拟数字信号大小和罐内气压检测传感器检测的气压数值，气动自动流量调节阀自动调节开度大小。
所述多电堆并联燃料电池空气供给系统的控制方法：第一离心式压气机或者第二离心式压气机启动后压缩空气，存储罐本体接收压缩空气；启动各燃料电池，阳极原料气体进入，每个燃料电池中的气体流量计数据产生，传递至对应的气动自动流量调节阀；气动自动流量调节阀根据气体流量计所提供的模拟数字信号大小和罐内气压检测传感器检测的气压数值，气动自动流量调节阀自动调节开度大小，根据电堆布置方式选择双压缩空气供给系统，减少压缩空气供给系统成本，合理安排实际工作需求；各燃料电池反应堆根据实际燃料进气量选择相应的压缩空气进气量，自动反馈，智能控制供气气体流量，减少人工操作，在原料充分燃烧的速度下对压缩空气进一步精确控制供给量，节约生产成本。

Claims (6)

1.一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，其特征在于，包括压缩空气供给系统、气体存储器和若干个燃料电池反应堆（30），所述压缩空气供给系统包括驱动电机（1）和第一离心式压气机（20），所述第一离心式压气机的进气口与出气口之间设有第一旁通阀（201），所述第一离心压气机包括叶轮、扩压器及蜗壳，其中叶轮与驱动电机主轴同轴连接；
所述气体存储器包括存储罐本体（4）、罐内气压检测传感器、以及设置在存储罐本体上的第一存储罐进气口（401）、第二存储罐进气口（402）和若干存储罐出气口（42），所述第一离心式压气机出气口与第一存储罐进气口连接处设有第一单向截止阀（51）；
各燃料电池反应堆阴极进气口（302）与各存储罐出气口一一对应连接，在每一个燃料电池反应堆中：燃料电池反应堆阳极进气口设有气体流量计（301），燃料电池阴极进气口与存储罐出气口连接处设有气动自动流量调节阀（303）。
2.根据权利要求1所述的一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，其特征在于，所述空气压缩系统还包括第二离心式压气机（21），所述第二离心式压气机进气口与出气口之间设有第二旁通阀（211）。
3.根据权利要求2所述的一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，其特征在于，所述第二离心式压和第一离心式压气机由驱动电机主轴同轴驱动。
4.根据权利要求2所述的一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，其特征在于，所述第二离心式压气机出气口与第二存储罐进气口（402）连接处设有第二单向截止阀（52）。
5.根据权利要求1所述的一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，其特征在于，所述气体流量计（301）为涡街流量计。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种多电堆并联燃料电池空气供给系统及其控制方法，其特征在于，所述多电堆并联燃料电池空气供给系统的控制方法：
第一离心式压气机或者第二离心式压气机启动后压缩空气，存储罐本体接收压缩空气；
启动各燃料电池，阳极原料气体进入，每个燃料电池中的气体流量计数据产生，传递至对应的气动自动流量调节阀；
气动自动流量调节阀根据气体流量计所提供的模拟数字信号大小和罐内气压检测传感器检测的气压数值，气动自动流量调节阀自动调节开度大小。
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