CN111900446B - 一种燃料电池的排液排气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池的排液排气装置，所述装置包括重整器、进液阀门、排液阀门、进气阀门、排气阀门、第一换热器、隔膜泵、甲醇燃料进液箱、冷却液阀门、散热器、第二换热器。通过实施本发明的燃料电池的排液排气装置及其控制方法，能够将重整器中的燃料液体和重整混合气体分别排出，且无需采用惰性气体或可燃气体进行吹扫，从而有效简化了排液排气系统的结构和提高了排液排气系统的安全性及可靠性。

Description

一种燃料电池的排液排气装置
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池的排液排气装置。
背景技术
现有的燃料电池系统中，当操作停止时一般采用惰性气体和可燃气体(常用N2，H2和CH4)吹扫进行排空操作，以使燃料供应管道向外排空可燃气体和冷凝水。然而采用惰性气体吹扫需要增加额外的设备，增加了系统结构的复杂性和系统的运行成本，且操作繁琐不方便，在户外基站和家用方面很难适用，因此很难普及应用。另外若使用可燃气体进行吹扫，则大大增加了燃料电池系统的安全隐患。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池的排液排气装置及其控制方法，以解决上述技术问题，能够将燃料供应管道中未反应的甲醇水溶液和可燃气体及时排出，无需采用惰性气体或可燃气体进行吹扫，有效降低了系统的结构复杂性和提高了系统的安全性及可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种燃料电池的排液排气装置，包括重整器、进液阀门、排液阀门、进气阀门、排气阀门、第一换热器、隔膜泵、甲醇燃料进液箱、冷却液阀门、散热器、第二换热器；
所述重整器的排液口通过所述排液阀门与所述第一换热器的进液口相连，所述第一换热器的液体出口通过所述排液阀门与所述甲醇燃料进液箱的入口相连；
所述重整器的排气口通过所述进气阀门与所述第一换热器的进气口相连，所述第一换热器的气体出口通过所述排气阀门与所述隔膜泵的入口相连，所述隔膜泵的出口与所述甲醇燃料进液箱的入口相连；
所述散热器的第一出口通过所述冷却液阀门与所述第一换热器的冷却液入口相连，所述第一换热器的冷却液出口与所述散热器的第一入口相连；
所述散热器的第二出口与所述第二换热器的冷却液入口相连，所述第二换热器的冷却液出口与所述散热器的第二入口相连。
作为优选方案，所述燃料电池的排液排气装置还包括第一启动泵和第二启动泵；所述第一启动泵设于所述散热器的第一出口与所述冷却液阀门之间的管路中；所述第二启动泵设于所述散热器的第二出口与所述第二换热器的冷却液入口之间的管路中。
作为优选方案，所述燃料电池的排液排气装置还包括冷却水箱；所述冷却水箱与所述第二换热器的冷却水出口相连，所述第二换热器的冷却水入口连接到燃料电池系统的电堆冷却水出口中。
作为优选方案，所述进液阀门、所述排液阀门、所述进气阀门、所述排气阀门、所述冷却液阀门均为电磁阀。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种用于任一项所述的燃料电池的排液排气装置的控制方法，包括：
当接收到燃料电池系统关机信号时，控制开启进液阀门、排液阀门和冷却液阀门，以使重整器中的液体通过第一换热器进行换热后流至甲醇燃料进液箱中；同时，启动第一启动泵和第二启动泵，以使散热器中的冷却液分别流经所述第一换热器、第二换热器进行冷却液循环流动；
当检测到所述重整器中的液体排尽后，控制关闭所述进液阀门和所述排液阀门，控制开启进气阀门和排气阀门，同时启动隔膜泵以将所述重整器中的气液混合物抽真空排出，以使所述重整器中的气液混合物通过所述第一换热器进行换热并流经所述隔膜泵后流至所述甲醇燃料进液箱中。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种燃料电池的排液排气装置及其控制方法，所述装置包括重整器、进液阀门、排液阀门、进气阀门、排气阀门、第一换热器、隔膜泵、甲醇燃料进液箱、冷却液阀门、散热器、第二换热器。通过实施本发明的燃料电池的排液排气装置及其控制方法，能够将重整器中的燃料液体和重整混合气体分别排出，且无需采用惰性气体或可燃气体进行吹扫，从而有效简化了排液排气系统的结构和提高了排液排气系统的安全性及可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例中的燃料电池的排液排气装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中的燃料电池的排液排气装置的控制方法的流程示意图；
其中，说明书附图中的附图标记如下：
1、重整器；2、进液阀门；3、排液阀门；4、进气阀门；5、排气阀门；6、第一换热器；7、隔膜泵；8、甲醇燃料进液箱；9、冷却液阀门；10、散热器；11、第二换热器；12、第一启动泵；13、第二启动泵；14、冷却水箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明优选实施例提供了一种燃料电池的排液排气装置，包括重整器1、进液阀门2、排液阀门3、进气阀门4、排气阀门5、第一换热器6、隔膜泵7、甲醇燃料进液箱8、冷却液阀门9、散热器10、第二换热器11；
所述重整器1的排液口通过所述排液阀门3与所述第一换热器6的进液口相连，所述第一换热器6的液体出口通过所述排液阀门3与所述甲醇燃料进液箱8的入口相连；
所述重整器1的排气口通过所述进气阀门4与所述第一换热器6的进气口相连，所述第一换热器6的气体出口通过所述排气阀门5与所述隔膜泵7的入口相连，所述隔膜泵7的出口与所述甲醇燃料进液箱8的入口相连；
所述散热器10的第一出口通过所述冷却液阀门9与所述第一换热器6的冷却液入口相连，所述第一换热器6的冷却液出口与所述散热器10的第一入口相连；
所述散热器10的第二出口与所述第二换热器11的冷却液入口相连，所述第二换热器11的冷却液出口与所述散热器10的第二入口相连。
作为优选方案，所述燃料电池的排液排气装置还包括第一启动泵12和第二启动泵13；所述第一启动泵12设于所述散热器10的第一出口与所述冷却液阀门9之间的管路中；所述第二启动泵13设于所述散热器10的第二出口与所述第二换热器11的冷却液入口之间的管路中。
作为优选方案，所述燃料电池的排液排气装置还包括冷却水箱14；所述冷却水箱14与所述第二换热器11的冷却水出口相连，所述第二换热器11的冷却水入口连接到燃料电池系统的电堆冷却水出口中。
作为优选方案，所述进液阀门2、所述排液阀门3、所述进气阀门4、所述排气阀门5、所述冷却液阀门9均为电磁阀。
为便于更好的理解本发明实施例提供的燃料电池的排液排气装置，以下对燃料电池的排液排气装置的运行过程进行举例说明：
在本发明实施例中，系统正常关机过程中，先排除出重整器1中的液体，然后再排出重整器1中的气液混合物，具体地：
先开启进液阀门2、排液阀门3、冷却液阀门9、第二启动泵13，让重整器1中的液体燃料经进液阀门2和排液管道回路到第一换热器6进行换热后，然后经排液阀门3回到甲醇燃料进液箱8回收利用，
待重整器1中液体排尽后，关闭进液阀门2、排液阀门3，开启进气阀门4、排气阀门5，启动隔膜泵7，将重整器1中的气液混合物抽真空排出，重整器1中的气液混合物经过进气阀门4排出到气体回收通路中，经过与第一换热器6换热后，经过排气阀门5和隔膜泵7回收到甲醇燃料进液箱8中。
冷却液回收途径：散热器10中的冷却液分为两路，一路经过第一启动泵12输送到第一换热器6，与重整器1中气液混合物进行换热后回到散热器10；另一路经过第二启动泵13输送到第二换热器11中，与燃料电池系统电堆冷却水进行换热后，回到散热器10中。
需要说明的是，本发明实施例的关键点在于：
(1)分别独立将重整器1中的燃料液体和重整混合气体分阶段排出，停机后能够维持系统负压，防止重整器1中催化剂被氧化和浸泡粉化，维护了系统安全和设备使用寿命。
(2)在燃料电池系统关机时，既实现了排水排气的目的，又实现了燃料回收和重复利用的目的，同时还解决排放安全问题。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明提供的燃料电池的排液排气装置，能分别独立将重整器1中的燃料液体和重整混合气体分阶段排出，实现了燃料回收和重复利用的目的，同时还解决排放安全问题，操作简便，安全可靠，同时又降低了运行成本。
请参见图2，为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种燃料电池的排液排气装置的控制方法，包括步骤：
S1、当接收到燃料电池系统关机信号时，控制开启进液阀门2、排液阀门3和冷却液阀门9，以使重整器1中的液体通过第一换热器6进行换热后流至甲醇燃料进液箱8中；同时，启动第一启动泵12和第二启动泵13，以使散热器10中的冷却液分别流经所述第一换热器6、第二换热器11进行冷却液循环流动；
S2、当检测到所述重整器1中的液体排尽后，控制关闭所述进液阀门2和所述排液阀门3，控制开启进气阀门4和排气阀门5，同时启动隔膜泵7以将所述重整器1中的气液混合物抽真空排出，以使所述重整器1中的气液混合物通过所述第一换热器6进行换热并流经所述隔膜泵7后流至所述甲醇燃料进液箱8中。
需要说明的是，本实施例中的燃料电池的排液排气装置的控制方法，可以通过上一实施例的燃料电池的排液排气装置进行实现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种燃料电池的排液排气装置，其特征在于，包括重整器、进液阀门、排液阀门、进气阀门、排气阀门、第一换热器、隔膜泵、甲醇燃料进液箱、冷却液阀门、散热器、第二换热器、第一启动泵和第二启动泵；
所述重整器的排液口通过所述排液阀门与所述第一换热器的进液口相连，所述第一换热器的液体出口通过所述排液阀门与所述甲醇燃料进液箱的入口相连；
所述重整器的排气口通过所述进气阀门与所述第一换热器的进气口相连，所述第一换热器的气体出口通过所述排气阀门与所述隔膜泵的入口相连，所述隔膜泵的出口与所述甲醇燃料进液箱的入口相连；
所述散热器的第一出口通过所述冷却液阀门与所述第一换热器的冷却液入口相连，所述第一换热器的冷却液出口与所述散热器的第一入口相连；
所述散热器的第二出口与所述第二换热器的冷却液入口相连，所述第二换热器的冷却液出口与所述散热器的第二入口相连；
所述第一启动泵设于所述散热器的第一出口与所述冷却液阀门之间的管路中；所述第二启动泵设于所述散热器的第二出口与所述第二换热器的冷却液入口之间的管路中；
所述的燃料电池的排液排气装置的控制方法包括：
当接收到燃料电池系统关机信号时，控制开启进液阀门、排液阀门和冷却液阀门，以使重整器中的液体通过第一换热器进行换热后流至甲醇燃料进液箱中；同时，启动第一启动泵和第二启动泵，以使散热器中的冷却液分别流经所述第一换热器、第二换热器进行冷却液循环流动；
当检测到所述重整器中的液体排尽后，控制关闭所述进液阀门和所述排液阀门，控制开启进气阀门和排气阀门，同时启动隔膜泵以将所述重整器中的气液混合物抽真空排出，以使所述重整器中的气液混合物通过所述第一换热器进行换热并流经所述隔膜泵后流至所述甲醇燃料进液箱中。
2.如权利要求1所述的燃料电池的排液排气装置，其特征在于，还包括冷却水箱；所述冷却水箱与所述第二换热器的冷却水出口相连，所述第二换热器的冷却水入口连接到燃料电池系统的电堆冷却水出口中。
3.如权利要求1所述的燃料电池的排液排气装置，其特征在于，所述进液阀门、所述排液阀门、所述进气阀门、所述排气阀门、所述冷却液阀门均为电磁阀。
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