CN111725542A - 一种氢燃料电池阳极保护结构及控制方法 - Google Patents

一种氢燃料电池阳极保护结构及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池阳极保护结构，包括：空气进气管，空气排气管，增湿器，电堆；空气进气管设有控制空气进入的进气阀；空气排气管和空气进气管之间设有控制阀；增湿器和进气阀之间设有空压机；电堆通过进气通道和出气通道与增湿器相连通。执行关机操作后，由于空压机依然在工作，会对从增湿器出口出来的空气尾气产生吸力，进而再次进入空压机进行循环；同时，空气排气管的空气也会因为压力的原因流向空压机，以使空气管路和电堆内部的空气被消耗，直至电堆电流达到设定的允许值。该氢燃料电池阳极保护结构可减少氧气渗透到阳极侧的次数和时间，消耗掉电堆内部和空气管路中的氧气，进而实现了延长电堆和发动机寿命的目的。

Description

一种氢燃料电池阳极保护结构及控制方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种氢燃料电池阳极保护结构及控制方法。
背景技术
氢燃料电池发电技术是极具应用潜力和工业前景的技术，然而目前氢燃料电池发动机的寿命相比传统发动机和动力电池还有很大差距，氢燃料电池的寿命是影响其产业化的主要因素之一，故延长燃料电池发动机的寿命是各燃料电池厂家的主要研究方向之一。
燃料电池电堆是氢燃料电池发动机的最主要部件，电堆寿命的长短直接影响着氢燃料电池发动机的寿命。
因此，如何提高氢燃料电池的使用寿命，是现阶段该领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢燃料电池阳极保护结构，该氢燃料电池阳极保护结构能够提高氢燃料电池的使用寿命，解决了现阶段该领域的难题。本发明的目的还在于提供一种氢燃料电池阳极保护控制方法，该方法应用于上述的氢燃料电池阳极保护结构，因此，能够提高氢燃料电池的使用寿命。
一种氢燃料电池阳极保护结构，包括：
空气进气管，所述空气进气管设有控制空气进入的进气阀；
空气排气管，所述空气排气管和所述空气进气管之间设有控制阀；
增湿器，所述增湿器分别与所述空气进气管和所述空气排气管相连通；且所述增湿器和所述进气阀之间设有空压机；
电堆，所述电堆通过进气通道和出气通道与所述增湿器相连通。
优选的，所述的氢燃料电池阳极保护结构，所述进气通道和所述出气通道分别设有第一开关阀和第二开关阀。
优选的，所述的氢燃料电池阳极保护结构，所述电堆还包括连接放电电阻的开关。
优选的，所述的氢燃料电池阳极保护结构，还包括氢气进气管和氢气排气管；所述氢气进气管和所述氢气排气管均与所述电堆相连通。
优选的，所述的氢燃料电池阳极保护结构，所述电堆还包括冷却系统。
一种氢燃料电池阳极保护控制方法，包括步骤：
步骤一，判断氢燃料电池已执行关机操作后，则降低空压机的转速，关闭进气阀；
步骤二，判断电堆的电流是否大于允许值；当电堆的电流大于允许值时，则开启控制阀；否则，先关闭空压机，再关闭控制阀、第一开关阀和第二开关阀；
步骤三，关闭氢气进气管，闭合连接放电电阻的开关；
步骤四，判断电堆电压已在安全电压以下后，断开开关。
本发明提出的氢燃料电池阳极保护结构，包括：空气进气管，空气排气管，增湿器，电堆；空气进气管设有控制空气进入的进气阀；空气排气管和空气进气管之间设有控制阀；增湿器分别与空气进气管和空气排气管相连通；且增湿器和进气阀之间设有空压机；电堆通过进气通道和出气通道与增湿器相连通。在氢燃料电池发动机正常工作时，首先，判断是否执行了关机操作，如果氢燃料电池已执行关机操作，则降低空压机的转速，关闭进气阀；其次，判断电堆的电流是否大于允许值；当电堆的电流大于允许值时，则开启控制阀。执行关机操作后，由于空压机依然在工作，会对从增湿器出口出来的空气尾气产生吸力，进而再次进入空压机进行循环；同时，空气排气管的空气也会因为压力的原因流向空压机，以使空气管路和电堆内部的空气被消耗，直至电堆电流达到设定的允许值。该氢燃料电池阳极保护结构可减少氧气渗透到阳极侧的次数和时间，消耗掉电堆内部和空气管路中的氧气，进而实现了延长电堆和发动机寿命的目的。因此，本发明提出的氢燃料电池阳极保护结构，能够提高氢燃料电池的使用寿命，解决了现阶段该领域的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中氢燃料电池阳极保护结构的示意图；
图2为本发明具体实施方式中氢燃料电池阳极保护控制流程的示意图。
图1-图2中：
空气进气管—1；空气排气管—2；进气阀—3；控制阀—4；增湿器—5；空压机—6；电堆—7；进气通道—8；出气通道—9；第一开关阀—10；第二开关阀—11；放电电阻—12；开关—13；氢气进气管—14；氢气排气管—15；冷却系统—16。
具体实施方式
本具体实施方式的核心在于提供一种氢燃料电池阳极保护结构，该氢燃料电池阳极保护结构能够提高氢燃料电池的使用寿命，解决了现阶段该领域的难题。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本具体实施方式提供的氢燃料电池阳极保护结构，包括：空气进气管1，空气排气管2，增湿器5，电堆7；空气进气管1设有控制空气进入的进气阀3；空气排气管2和空气进气管1之间设有控制阀4；增湿器5分别与空气进气管1和空气排气管2相连通；且增湿器5和进气阀3之间设有空压机6；电堆7通过进气通道8和出气通道9与增湿器5相连通。
在氢燃料电池发动机正常工作时，首先，判断是否执行了关机操作，如果氢燃料电池已执行关机操作，则降低空压机6的转速，关闭进气阀3；其次，判断电堆7的电流是否大于允许值；当电堆7的电流大于允许值时，则开启控制阀4。执行关机操作后，由于空压机6依然在工作，会对从增湿器5出口出来的空气尾气产生吸力，进而再次进入空压机6进行循环；同时，空气排气管2的空气也会因为压力的原因流向空压机6，以使空气管路和电堆7内部的空气被消耗，直至电堆7电流达到设定的允许值。
该氢燃料电池阳极保护结构可减少氧气渗透到阳极侧的次数和时间，消耗掉电堆7内部和空气管路中的氧气，进而实现了延长电堆7和发动机寿命的目的。因此，本发明提出的氢燃料电池阳极保护结构，能够提高氢燃料电池的使用寿命，解决了现阶段该领域的难题。具体请参见图1-图2。
本具体实施方式提供的氢燃料电池阳极保护结构，进气通道8和出气通道9可以分别设有第一开关阀10和第二开关阀11，进而在关机后适时对第一开关阀10和第二开关阀11进行关闭，进而排空管道内的空气，减少氧气渗透到阳极侧的次数和时间，提高电池的使用寿命。
本具体实施方式提供的氢燃料电池阳极保护结构，电堆7还可以包括连接放电电阻12的开关13；进而在关机后通过闭合开关13，来对电堆7内部的残余电荷进行释放，直至电堆7电压下降至安全电压值以下。
本具体实施方式提供的氢燃料电池阳极保护结构，还可以包括氢气进气管14和氢气排气管15；氢气进气管14和氢气排气管15均与电堆7相连通。
本具体实施方式提供的氢燃料电池阳极保护结构，电堆7还可以包括冷却系统16，进而对电堆7的温度进行控制，避免温度过高，影响氢燃料电池的使用寿命。
本具体实施方式还提供一种氢燃料电池阳极保护控制方法，可以包括步骤：
步骤一，氢燃料电池正常工作，判断是否执行关机操作，当判断氢燃料电池已执行关机操作后，则降低空压机6的转速，并关闭进气阀3，以排空管道内的空气；
步骤二，判断电堆7的电流是否大于允许值；当电堆7的电流大于允许值时，则开启控制阀4；否则，先关闭空压机6，再关闭控制阀4、第一开关阀10和第二开关阀11；
步骤三，而后，关闭氢气进气管14，并闭合连接放电电阻12的开关13，以释放掉电堆7内的残余电荷；
步骤四，判断电堆7电压是否已在安全电压以下后，当电堆7电压在安全电压以下时，则断开开关13，进而完成了燃料电池关闭的整个流程。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池阳极保护结构，其特征在于，包括：
空气进气管(1)，所述空气进气管(1)设有控制空气进入的进气阀(3)；
空气排气管(2)，所述空气排气管(2)和所述空气进气管(1)之间设有控制阀(4)；
增湿器(5)，所述增湿器(5)分别与所述空气进气管(1)和所述空气排气管(2)相连通；且所述增湿器(5)和所述进气阀(3)之间设有空压机(6)；
电堆(7)，所述电堆(7)通过进气通道(8)和出气通道(9)与所述增湿器(5)相连通。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池阳极保护结构，其特征在于，所述进气通道(8)和所述出气通道(9)分别设有第一开关阀(10)和第二开关阀(11)。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池阳极保护结构，其特征在于，所述电堆(7)还包括连接放电电阻(12)的开关(13)。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池阳极保护结构，其特征在于，还包括氢气进气管(14)和氢气排气管(15)；所述氢气进气管(14)和所述氢气排气管(15)均与所述电堆(7)相连通。
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池阳极保护结构，其特征在于，所述电堆(7)还包括冷却系统(16)。
6.一种氢燃料电池阳极保护控制方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一，判断氢燃料电池已执行关机操作后，则降低空压机(6)的转速，关闭进气阀(3)；
步骤二，判断电堆(7)的电流是否大于允许值；当电堆(7)的电流大于允许值时，则开启控制阀(4)；否则，先关闭空压机(6)，再关闭控制阀(4)、第一开关阀(10)和第二开关阀(11)；
步骤三，关闭氢气进气管(14)，闭合连接放电电阻(12)的开关(13)；
步骤四，判断电堆(7)电压已在安全电压以下后，断开开关(13)。
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