CN112993330A - 一种燃料电池系统的冷吹扫方法 - Google Patents

一种燃料电池系统的冷吹扫方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112993330A
CN112993330A CN201911306860.7A CN201911306860A CN112993330A CN 112993330 A CN112993330 A CN 112993330A CN 201911306860 A CN201911306860 A CN 201911306860A CN 112993330 A CN112993330 A CN 112993330A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
temperature
cell system
pipeline
purging
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.)
Pending
Application number
CN201911306860.7A
Other languages
English (en)
Inventor
曲观书
张国强
徐云飞
胥巍巍
张禾
贾能铀
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.)
Beijing Sinohytec Co Ltd
Original Assignee
Beijing Sinohytec Co Ltd
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 Beijing Sinohytec Co Ltd filed Critical Beijing Sinohytec Co Ltd
Priority to CN201911306860.7A priority Critical patent/CN112993330A/zh
Publication of CN112993330A publication Critical patent/CN112993330A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04179—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by purging or increasing flow or pressure of reactants
    • 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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
    • 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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253—Means for solving freezing problems
    • 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
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • 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

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统的冷吹扫方法，燃料电池系统的冷吹扫方法包括多个步骤：接收燃料电池系统关机指令；按照预设的第一温度和第一时间长度进行吹扫；按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫，其中所述第二温度低于第一温度；燃料电池系统关机。这种方法的优点在于:进行高低温两段吹扫，低温吹扫可使高温湿气进一步冷凝，防止了高温吹扫后，高湿气体降温后冷凝结冰，可使吹扫的更完全；可以使风扇和水泵以较大占空比工作，使得冷却液的温度迅速降低；保证了循环泵在冷启动开机的过程中，能够持续运行，中间没有卡滞以及停转的现象，能够很好的为燃料电池电堆提供反应所需的氢气以及足够的湿度，利于系统冷启动的成功。

Description

一种燃料电池系统的冷吹扫方法
技术领域
本发明涉及一种吹扫方法，具体而言，涉及一种燃料电池系统的冷吹扫方法。
背景技术
氢燃料电池系统汽车技术日趋发展成熟，作为一种零污染、零排放的新能源汽车，氢燃料电池系统汽车已经越来越多的进入到了交通系统，得到公众的广泛认可。燃料电池系统车以氢气为燃料，通过燃料发动机，将化学能高效转化为电能从而驱动汽车，整个过程仅排出纯净的水，因而是不久的将来取代传统化石燃料汽车的最理想的节能环保型零排放交通工具。
燃料电池在无特殊处理或辅助工具的情况中，在低于0℃的工作环境下，阴极侧反应生成的水易结冰导致催化层、扩散层堵塞，阻碍反应的进行，并且水结冰产生的体积变化也会对膜电极组件的结构产生破坏，导致性能衰减。因此，低温冷启动被认为是影响燃料电池汽车商业化的主要因素之一。
燃料电池冷起动策略的研究主要包括吹扫、预热和负载控制策略。吹扫策略通过对吹扫时间、吹扫气体流速的控制解决燃料电池内部残余水分的问题。不同的吹扫方法还能从其他方面提升燃料电池的冷起动性能。吹扫是保证燃料电池冷起动成功至关重要的一步。
现有技术中，冷吹扫皆为针对电堆的吹扫，但在系统实际冷启动过程中，仅仅将电堆吹扫干净是远远不够的，电堆在冷启动过程中，需要过量的氢气来参与反应，因此，氢循环泵在燃料电池发动机冷启动过程中起到至关重要的作用，在冷启动时氢循环泵的存在不仅能提高氢气利用率，同时能够保证氢气的入堆湿度，从而使得燃料电池运行时具有较好的性能。但是由于循环泵自身结构特性，尤其是爪式循环泵，在爪连接处极易结冰，且循环泵外壳为金属材质，导热快，有相关实验证明，在爪连接处，有三滴水结冰就会导致循环泵在低温下无法起转。
综上所述，需要提供一种燃料电池系统的冷吹扫方法，其能够克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种燃料电池系统的冷吹扫方法，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种燃料电池系统的冷吹扫方法,其中所述燃料电池系统的冷吹扫方法包括多个步骤：
步骤1：接收燃料电池系统关机指令；
步骤2：按照预设的第一温度和第一时间长度进行吹扫；
步骤3：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫，其中所述第二温度低于第一温度；
步骤4：燃料电池系统关机。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述第一温度大于等于40℃且小于等于70℃。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述第二温度大于等于5℃且小于等于20℃。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述第一时间长度和第二时间长度分别根据燃料电池系统的工作内阻值需求确定。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述步骤3：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫包括多个步骤：
步骤301：关闭燃料电池系统的循环泵；
步骤302：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述燃料电池系统包括电堆、氢气组件和空气组件，所述氢气组件包括第一管路、循环泵、第二管路和尾排阀，所述空气组件包括第三管路和第四管路，所述电堆的阳极和阴极上分别设有进气口和出气口，第一管路的第一端与外部氢气气源连通，第一管路的第二端与电堆阳极的进气口连通，第一管路的第三端与循环泵的出气口连通，第二管路的第一端与电堆阳极的出气口连通，第二管路的第二端与循环泵的进气口连通，尾排阀设置在第二管路的第三端上，第三管路与电堆阴极的进气口连通，第四管路与电堆阴极的出气口连通。
该燃料电池系统的冷吹扫方法的优点在于：进行高低温两段吹扫，低温吹扫可使高温湿气进一步冷凝，防止了高温吹扫后，高湿气体降温后冷凝结冰，可使吹扫的更完全；可以使风扇和水泵以较大占空比工作，使得冷却液的温度迅速降低；保证了循环泵在冷启动开机的过程中，能够持续运行，中间没有卡滞以及停转的现象，能够很好的为燃料电池电堆提供反应所需的氢气以及足够的湿度，利于系统冷启动的成功。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池系统的示意图；
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的燃料电池系统的冷吹扫方法的流程图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池系统的示意图。如图1所示，其中所述燃料电池系统包括电堆10、氢气组件20和空气组件30，所述氢气组件20包括第一管路21、循环泵22、第二管路23和尾排阀24，所述空气组件30包括第三管路31和第四管路32，所述电堆10的阳极和阴极上分别设有进气口和出气口，第一管路21的第一端与外部氢气气源连通，第一管路21的第二端与电堆10阳极的进气口连通，第一管路21的第三端与循环泵22的出气口连通，第二管路23的第一端与电堆10阳极的出气口连通，第二管路23的第二端与循环泵22的进气口连通，尾排阀24设置在第二管路23的第三端上，第三管路31与电堆10阴极的进气口连通，第四管路32与电堆10阴极的出气口连通。
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的燃料电池系统的冷吹扫方法的流程图。如图1所示，所述燃料电池系统的冷吹扫方法包括多个步骤：
步骤1：接收燃料电池系统关机指令；
步骤2：按照预设的第一温度和第一时间长度进行吹扫；
步骤3：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫，其中所述第二温度低于第一温度；
步骤4：燃料电池系统关机。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述第一温度大于等于40℃且小于等于70℃。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述第二温度大于等于5℃且小于等于20℃。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述第一时间长度和第二时间长度分别根据燃料电池系统的工作内阻值需求确定。
根据本发明的上述一个实施方式提供的燃料电池系统的冷吹扫方法，其中所述步骤3：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫包括多个步骤：
步骤301：关闭燃料电池系统的循环泵；
步骤302：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫。
该燃料电池系统的冷吹扫方法的优点在于：进行高低温两段吹扫，低温吹扫可使高温湿气进一步冷凝，防止了高温吹扫后，高湿气体降温后冷凝结冰，可使吹扫的更完全；可以使风扇和水泵以较大占空比工作，使得冷却液的温度迅速降低；保证了循环泵在冷启动开机的过程中，能够持续运行，中间没有卡滞以及停转的现象，能够很好的为燃料电池电堆提供反应所需的氢气以及足够的湿度，利于系统冷启动的成功。
当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。

Claims (6)

1.一种燃料电池系统的冷吹扫方法，其特征在于，所述燃料电池系统的冷吹扫方法包括多个步骤：
步骤1：接收燃料电池系统关机指令；
步骤2：按照预设的第一温度和第一时间长度进行吹扫；
步骤3：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫，其中所述第二温度低于第一温度；
步骤4：燃料电池系统关机。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统的冷吹扫方法，其特征在于，所述第一温度大于等于40℃且小于等于70℃。
3.如权利要求1所述的燃料电池系统的冷吹扫方法，其特征在于，所述第二温度大于等于5℃且小于等于20℃。
4.如权利要求1所述的燃料电池系统的冷吹扫方法，其特征在于，所述第一时间长度和第二时间长度分别根据燃料电池系统的工作内阻值需求确定。
5.如权利要求1所述的燃料电池系统的冷吹扫方法，其特征在于，所述步骤3：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫包括多个步骤：
步骤301：关闭燃料电池系统的循环泵；
步骤302：按照预设的第二温度和第二时间长度进行吹扫。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的燃料电池系统的冷吹扫方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括电堆、氢气组件和空气组件，所述氢气组件包括第一管路、循环泵、第二管路和尾排阀，所述空气组件包括第三管路和第四管路，所述电堆的阳极和阴极上分别设有进气口和出气口，第一管路的第一端与外部氢气气源连通，第一管路的第二端与电堆阳极的进气口连通，第一管路的第三端与循环泵的出气口连通，第二管路的第一端与电堆阳极的出气口连通，第二管路的第二端与循环泵的进气口连通，尾排阀设置在第二管路的第三端上，第三管路与电堆阴极的进气口连通，第四管路与电堆阴极的出气口连通。
CN201911306860.7A 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池系统的冷吹扫方法 Pending CN112993330A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911306860.7A CN112993330A (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池系统的冷吹扫方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911306860.7A CN112993330A (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池系统的冷吹扫方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112993330A true CN112993330A (zh) 2021-06-18

Family

ID=76343776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911306860.7A Pending CN112993330A (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池系统的冷吹扫方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112993330A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114050295A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池发动机快速低温关机方法
CN114122462A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池冷吹扫方法
CN114447375A (zh) * 2021-12-31 2022-05-06 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种燃料电池系统停机吹扫方法
CN115000466A (zh) * 2022-06-29 2022-09-02 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池的久置存储方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004172030A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20060040150A1 (en) * 2004-08-18 2006-02-23 Yu Paul T Procedures for shutting down fuel cell system by using air purge at low cell temperature
JP2006196402A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP2007242337A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN110137536A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 山东大学 一种燃料电池冷启动阳极吹扫装置及吹扫方法
CN110459786A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 佛山市清极能源科技有限公司 一种燃料电池发动机吹扫系统及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004172030A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20060040150A1 (en) * 2004-08-18 2006-02-23 Yu Paul T Procedures for shutting down fuel cell system by using air purge at low cell temperature
JP2006196402A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP2007242337A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN110137536A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 山东大学 一种燃料电池冷启动阳极吹扫装置及吹扫方法
CN110459786A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 佛山市清极能源科技有限公司 一种燃料电池发动机吹扫系统及其控制方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114122462A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池冷吹扫方法
CN114050295A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池发动机快速低温关机方法
CN114050295B (zh) * 2021-11-11 2022-04-29 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池发动机快速低温关机方法
CN114447375A (zh) * 2021-12-31 2022-05-06 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种燃料电池系统停机吹扫方法
CN114447375B (zh) * 2021-12-31 2024-02-13 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种燃料电池系统停机吹扫方法
CN115000466A (zh) * 2022-06-29 2022-09-02 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池的久置存储方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112993330A (zh) 一种燃料电池系统的冷吹扫方法
CN109532565B (zh) 一种氢燃料电池汽车热管理系统及控制方法
CN109786790B (zh) 一种低温启停的燃料电池系统及其控制方法
CN113629277B (zh) 一种燃料电池系统及其停机吹扫方法
CN110649283B (zh) 燃料电池系统及其低温启动方法
CN112510228B (zh) 一种提升燃料电池阴阳极进气温度的装置及方法
CN110931829A (zh) 一种带吹扫装置的燃料电池冷启动系统及控制方法
CN115395050A (zh) 燃料电池系统
CN111799485A (zh) 一种氢燃料电池低温启动系统及其加热方法
CN114597452B (zh) 燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法
CN109301288B (zh) 一种燃料电池电堆系统及启动方法
CN112582648A (zh) 一种液冷燃料电池系统低温吹扫系统及吹扫方法
CN113270614A (zh) 一种车用质子交换膜燃料电池空气供应系统及工作方法
CN216054820U (zh) 一种燃料电池系统
CN1405911A (zh) 燃料电池发电系统及其废热循环冷却系统
CN110120535B (zh) 一种燃料电池电堆低温快速启动系统和启动方法
CN214152954U (zh) 一种液冷燃料电池系统低温吹扫系统
CN213056724U (zh) 大功率氢燃料电池混合供电系统
CN112582642A (zh) 一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置
JP6307536B2 (ja) 燃料電池システムの低温起動方法
CN111900438A (zh) 一种燃料电池系统及解决燃料电池系统低温启动能力的方法
CN213304184U (zh) 一种质子交换膜燃料电池吹扫系统
CN213936265U (zh) 一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置
CN201352583Y (zh) 一种新型燃料电池冷却系统
CN111883799B (zh) 一种改善冷启动性燃料电池冷却系统

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210618

RJ01 Rejection of invention patent application after publication