CN114420977B - 一种燃料电池阳极系统、控制方法及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池阳极系统、控制方法及燃料电池，燃料电池运行过程中，通过检测单元实时检测表征燃料电池电堆内质子交换膜湿度的参数，在检测单元的测量值未达到目标值内时，控制阀组根据检测单元的检测结果，调节由氢气出口输出至第一气液分离器的气体量，以及由第一气液分离器输出至第二气液分离器的气体量。能够使燃料电池在任一运行工况工作时，均能使燃料电池的湿度满足要求，降低对气液分离器的分离效率的精度要求，降低生产成本；甚至能够取消对氢气进行增湿的增湿装置。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池阳极系统、控制方法及燃料电池。
背景技术
燃料电池是一种将储存的氢气和氧气中的化学能通过电化学反应转化为电能的发电装置，其排放物为水，具有无污染、发电效率高、续航能力强、启动速度快和绿色环保的优点。
由于电池单体的输出功率较低，为了满足用户对功率和电压的需求，通常将多个电芯单体串联形成电堆，燃料电池运行过程中，电堆内会形成大量的水，若不及时排出，会引起电堆发生“水淹”问题，从而导致电芯单体电压降低、输出性能降低。
为了解决上述问题，在燃料电池的阳极系统中增设一个气液分离器，具体地，将气液分离器设置于电堆出水口，电堆出水口排出的是气水混合物，气水混合物中的气体主要为气态水和未反应的氢气，通过气液分离器对电堆出水口排出的气水混合物进行气水分离，液态水直接排出，而分离出的氢气进行再次利用；同时在燃料电池停机时或停机后对电堆进行吹扫，以排出多余的液态水。
由于燃料电池运行过程中必须保证质子交换膜处于一定的水化状态，即电堆内的湿度需维持在一定的范围内，否则电池性能势必会受影响。因此对气液分离器的分离效率有严格要求。
由于加工精度的影响，不同气液分离器之间可能存在小的尺寸差异，以致不同气液分离器之间的分离效率存在微小差异，而气液分离器出厂时往往又不会逐个对气液分离器进行分离效率测试，以致实际应用中电堆内的湿度可能偏小，也可能偏大，以致影响电池性能，严重时甚至会导致电堆内局部过干或发生水淹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池阳极系统、控制方法及燃料电池，能够使电堆内的湿度符合要求，避免湿度对电堆性能产生影响。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种燃料电池阳极系统，包括：
第一气液分离器，所述第一气液分离器的进口与电堆的氢气出口相连；
第二气液分离器，所述第二气液分离器的进口与所述第一气液分离器的出气口相连，所述第二气液分离器的出气口与所述电堆的氢气进口相连；
检测单元，用于检测表征燃料电池电堆内质子交换膜湿度的参数；
控制阀组，所述控制阀组能够根据所述检测单元的检测结果，调节由所述氢气出口输出至所述第一气液分离器的气体量，以及由所述第一气液分离器输出至所述第二气液分离器的气体量。
作为上述燃料电池阳极系统的一种可选技术方案，所述检测单元包括：
电阻检测件，用于检测所述燃料电池的电阻；
或，湿度检测件，用于检测所述氢气进口的湿度。
作为上述燃料电池阳极系统的一种可选技术方案，所述控制阀组包括：
第一流量调节阀，用于将所述氢气出口输出的气体分配至所述氢气进口和所述第一气液分离器；
第二流量调节阀，用于将所述第一气液分离器的出气口输出的气体分配至所述氢气进口和所述第二气液分离器。
作为上述燃料电池阳极系统的一种可选技术方案，所述燃料电池阳极系统还包括：第一旁通管路和第二旁通管路；
所述第一旁通管路的入口端设置于所述氢气出口和所述第一气液分离器的进口之间，所述第一旁通管路的出口端设置于所述第二气液分离器的出气口和所述氢气进口之间，所述第二旁通管路的入口端设置于所述第一气液分离器的出气口和所述第二气液分离器的进口之间，所述第二旁通管路的出口端设置于所述第二气液分离器的出气口和所述氢气进口之间；
或者，
所述第一旁通管路的入口端设置于所述氢气出口与所述第一气液分离器的进口之间，所述第一旁通管路的出口端设置于所述第一气液分离器的出气口和所述第二气液分离器的进口之间，所述第二旁通管路的入口端设置于所述第一气液分离器的出气口和所述第二气液分离器的进口之间，所述第二旁通管路的出口端设置于所述第二气液分离器的出气口和所述氢气进口之间；
或者，
所述第一旁通管路的入口端设置于所述氢气出口与所述第一气液分离器的进口之间，所述第一旁通管路的出口端设置于所述第二气液分离器的出气口和所述氢气进口之间；所述第二旁通管路的入口端设置于所述氢气出口与所述第一气液分离器的进口之间，所述第二旁通管路的出口端设置于所述第二气液分离器的出气口和所述氢气进口之间。
作为上述燃料电池阳极系统的一种可选技术方案，所述燃料电池阳极系统还包括：
动力装置，用于使所述氢气出口排出的气体沿着由所述氢气出口至所述氢气进口的方向流动。
作为上述燃料电池阳极系统的一种可选技术方案，所述燃料电池阳极系统还包括：
第一液位检测件，用于检测所述第一气液分离器内的液位；
和/或，
第二液位检测件，用于检测所述第二气液分离器内的液位。
本发明还提供了一种燃料电池，包括上述的燃料电池阳极系统。
本发明还提供了一种燃料电池阳极系统控制方法，用于上述的燃料电池，包括以下步骤：
燃料电池运行过程中，检测单元实时检测表征燃料电池电堆内湿度的参数；
在所述检测单元的测量值未达到目标值时，调节控制阀组使所述检测单元的测量值达到目标值。
作为上述燃料电池阳极系统控制方法的一种可选技术方案，所述参数为燃料电池的电阻或氢气进口的湿度。
作为上述燃料电池阳极系统控制方法的一种可选技术方案，所述参数为氢气进口的湿度；
在氢气进口当前的湿度大于目标湿度时，通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，直至氢气进口当前的湿度达到目标湿度；
和/或，在氢气进口当前的湿度小于目标湿度时，通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，直至氢气进口当前的湿度达到目标湿度。
作为上述燃料电池阳极系统控制方法的一种可选技术方案，所述目标湿度按照以下步骤获取：
获取燃料电池的运行工况；
基于燃料电池的运行工况和氢气进口的湿度之间的映射关系，查询与燃料电池当前的运行工况对应的湿度作为目标湿度。
作为上述燃料电池阳极系统控制方法的一种可选技术方案，所述参数为燃料电池的电阻；
在检测单元的测量值大于目标电阻时，通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，使燃料电池的电阻达到目标电阻；
和/或，
在检测单元的测量值小于目标电阻时，通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，使燃料电池的电阻达到目标电阻。
作为上述燃料电池阳极系统控制方法的一种可选技术方案，所述通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，包括：
减小进入所述第一气液分离器和/或所述第二气液分离器内的气体量；
和/或；
所述通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，包括：
增大进入所述第一气液分离器和/或所述第二气液分离器内的气体量。
本发明的有益效果：本发明提供的燃料电池阳极系统、控制方法及燃料电池，燃料电池运行过程中，通过检测单元实时检测表征燃料电池电堆内质子交换膜湿度的参数，在检测单元的测量值未达到目标值内时，控制阀组根据检测单元的检测结果，调节由氢气出口输出至第一气液分离器的气体量，以及由第一气液分离器输出至第二气液分离器的气体量。本发明提供的燃料电池阳极系统能够使燃料电池在任一运行工况工作时，均能使燃料电池的湿度满足要求，降低对气液分离器的分离效率的精度要求，降低生产成本；甚至能够取消对氢气进行增湿的增湿装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的燃料电池阳极系统的结构简图；
图2是本发明其他实施例提供的燃料电池阳极系统的结构简图；
图3是本发明实施例一提供的燃料电池阳极系统控制方法的流程图；
图4是本发明实施例二提供的燃料电池阳极系统控制方法的流程图；
图5是本发明实施例三提供的燃料电池阳极系统的结构简图；
图6是本发明其他实施例提供的燃料电池阳极系统的结构简图；
图7是本发明实施例四提供的燃料电池阳极系统的结构简图；
图8是本发明实施例五提供的燃料电池阳极系统的结构简图。
图中：
1、电堆；
21、第一气液分离器；22、第二气液分离器；
31、第一旁通管路；32、第二旁通管路；
41、第一开关阀；42、第二开关阀；
51、第一流量调节阀；52、第二流量调节阀；
61、储氢装置；62、氢气截止阀；63、减压阀；
7、压力检测件；
81、排水阀；82、排气阀；
91、引射器；92、循环泵。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池阳极系统及燃料电池，燃料电池包括电堆1、燃料电池阳极系统和燃料电池阴极系统，其中，燃料电池阳极系统用于为电堆1提供氢气，燃料电池阴极系统用于为电堆1提供空气，空气中的氧气和氢气在电堆1内发生化学反应，将化学能转化为电能。
上述燃料电池阴极系统为现有技术，在此不再具体介绍。下面对上述燃料电池阳极系统进行介绍。
具体地，电堆1具有氢气进口和氢气出口，燃料电池阳极系统包括储氢装置61，储氢装置61通过氢气截止阀62与氢气进口连通，储氢装置61通常为氢气储罐。空气中的氧气和氢气反应生成的液态水、残余的氢气、水蒸气及气态水的混合物通过氢气出口排出。在燃料电池工作时，氢气截止阀62开启；在燃料电池不工作时，氢气截止阀62关闭。储氢装置61内的氢气通常为液态氢，压力通常较高，远大于燃料电池工作时的氢气压力，为此，在引射器91的射流口和氢气截止阀62之间设有减压阀63，使液态氢变化为气态氢。示例性地，减压阀63为比例阀，可以选用开度可调的比例阀，还可以采用开度不可调的比例阀。优选地，减压阀63为开度可调的比例阀。
进一步地，上述燃料电池阳极系统还包括设于氢气进口的压力检测件7，如压力传感器，通过该压力检测件7检测氢气进口的压力，根据氢气进口的压力调节减压阀63的开度，以使进入电堆1内的氢气压力满足要求。
为了对从氢气出口排出的混合物中的残余氢气进行重复利用，上述燃料电池阳极系统还包括气液分离器，用于对从氢气出口排出的混合物进行气水分离，以便于将分离出来的氢气再次送入电堆1中。
具体地，气液分离器的进口与电堆1的氢气出口相连，气液分离器的出气口与电堆1的氢气进口相连，气液分离器的出水口设置有排水阀81。示例性地，排水阀81为电磁阀。
进一步地，燃料电池阳极系统还包括动力装置，用于使排出氢气出口的流体沿着由氢气出口至氢气进口的方向流动。示例性地，上述动力装置为引射器91，引射器91的引射入口与气液分离器的出气口相连，引射器91的出口与氢气进口相连，引射器91的射流入口与减压阀63的出口相连。
燃料电池工作时，进氢截止阀开启，储氢装置61中的氢气通过进氢截止阀后再经减压阀63减压后进入引射器91的射流入口，使引射器91的引射入口形成负压，从而使氢气出口排出的混合物进入气液分离器中，经过气液分离器进行气液分离后，分离出来的氢气通过引射入口进入引射器91内并与通过射流入口进入气液分离器中的氢气混合后，通过氢气进口进入电堆1内。
进一步地，燃料电池包括质子交换膜，燃料电池工作时对质子交换膜的湿度有一定的要求，质子交换膜的湿度直接影响燃料电池的电阻，而电阻变化，会造成同一工况下燃料电池的电压不稳定。而质子交换膜的湿度受氢气进口的湿度和电堆1内的水量的影响，不同工况时，电堆1内的水量不同，为了保证质子交换膜的湿度符合要求，不同工况对氢气进口的湿度要求不同。因此，对气液分离器的分离效率有严格要求。但受加工精度的影响，不同气液分离器之间存在尺寸差异，以致不同气液分离器的分离效率之间存在微小差异，从而使实际应用中氢气进口的湿度不符合要求，以致质子交换膜的湿度不符合要求。
为了解决上述技术问题，设置两个气液分离器，将两个气液分离器分别记为第一气液分离器21和第二气液分离器22，考虑到引射器91和两个气液分离器之间的位置关系，本实施例中，第一气液分离器21的进口与氢气出口相连，第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口相连，第二气液分离器22的出口与引射器91的引射入口相连。
上述燃料电池阳极系统还包括检测单元，其中，检测单元用于检测表征燃料电池电堆1内质子交换膜湿度的参数，可选地，检测单元为电阻检测件，用于检测燃料电池的电阻。燃料电池工作过程中，若电阻达到目标电阻，则说明燃料电池内的湿度满足要求；若电阻未达到目标电阻，则说明燃料电池内的湿度不满足要求。由于燃料电池工作过程中，通常要求质子交换膜的湿度在一定范围内，而非一定湿度定值，因此上述目标电阻是个预设电阻范围。需要说明的是，不同型号的燃料电池的电阻不同，同一型号的燃料电池相同，燃料电池的电阻和燃料电池的工况无关。
为了使燃料电池内的湿度符合要求，上述燃料电池阳极系统还包括控制阀组，控制阀组能够根据检测单元的检测结果，调节由氢气出口输出至第一气液分离器21的气体量，以及由第一气液分离器21输出至第二气液分离器22的气体量。
具体地，燃料电池阳极系统还包括第一旁通管路31和第二旁通管路32，其中，第一旁通管路31的入口端设置于氢气出口和第一气液分离器21的进口之间，第一旁通管路31的出口端设置于第二气液分离器22的出气口和氢气进口之间；第二旁通管路32的入口端设置于第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口之间，第二旁通管路32的出口端设置于第二气液分离器22的出气口和氢气进口之间。示例性地，第一旁通管路31的出口端和第二旁通管路32的出口端均设置于第二气液分离器22的出气口和引射器91的引射入口之间。
上述控制阀组包括第一流量调节阀51和第二流量调节阀52，其中，第一流量调节阀51，用于将氢气出口输出的气体分配至氢气进口和第一气液分离器21；第二流量调节阀52用于将第一气液分离器21的出气口输出的气体分配至氢气进口和第二气液分离器22。
具体地，第一流量调节阀51设于第一旁通管路31上；第二流量调节阀52设于第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口之间，且位于第二旁通管路32的入口端和第二气液分离器22的进口之间。
在燃料电池刚开始工作时，第一流量调节阀51的开度为零，第二流量调节阀52的开度为零，此时氢气出口排出的氢气通过第一气液分离器21进行气液分离，分离出的氢气通过第二旁通管路32进入引射器91的引射入口。
燃料电池工作过程中，通过电阻检测件实时检测燃料电池的电阻，若电阻小于预设电阻范围的最小值，则说明质子交换膜的湿度偏大，增大第二流量调节阀52的开度，以减小进入第二旁通管路32内的氢气量，使部分气体经过第一气液分离器21进行气液分离后，分离出的气体经过第二气液分离器22进行气液分离，从而使引射器91的引射入口的湿度减小，直至电阻在预设电阻范围内时，将第二流量调节阀52的开度保持在当前开度即可。
若电阻大于预设电阻范围的最大值，说明质子交换膜的湿度偏小，增大第一流量调节阀51的开度，以减小进入第一气液分离器21内的气体量，使部分气体不经过第一气液分离器21和第二气液分离器22并直接进入引射入口，其他气体经过第一气液分离器21进行气液分离，分离出的气体通过第二旁通管路32进入引射入口，直至电阻在预设电阻范围内时，将第一流量调节阀51的开度保持在当前开度即可。
于其他实施例中，如图2所示，可以将第一流量调节阀51设于第一旁通管路31的入口端和第一气液分离器21的进口之间，并在第一旁通管路31上设置第一开关阀41；将第二流量调节阀52设于第二旁通管路32上，并在第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口之间设置第二开关阀42，并将第二开关阀42设置于第二旁通管路32的入口端和第二气液分离器22的进口之间。
如图3所示，本实施例还提供了上述燃料电池阳极系统的控制方法，以表征燃料电池电堆1内质子交换膜湿度的参数为燃料电池的电阻为例，包括以下步骤：
S11、燃料电池运行过程中，电阻检测件实时检测燃料电池的电阻；
S12、判断检测单元的测量值是否在预设电阻范围内，若是，则返回S12，若否，则执行S13；
S13、调节控制阀组使检测单元的测量值在预设电阻范围内。
电阻未在预设电阻范围内有两种情况，第一种情况是电阻大于预设电阻范围的最大值，通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，使燃料电池的电阻达到目标电阻。具体可以通过减小进入第一气液分离器21和/或第二气液分离器22内的气体量，参照图1所示，增大第一流量调节阀51的开度，减小第二流量调节阀52的开度。第二种情况是电阻小于预设电阻范围的最小值，通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，使燃料电池的电阻达到目标电阻。具体可以通过增大进入第一气液分离器21和/或第二气液分离器22内的气体量，参照图1所示，减小第一流量调节阀51的开度，增大第二流量调节阀52的开度。
具体地，上述步骤S13包括以下步骤：
S131、判断检测单元的测量值是否大于预设电阻范围的最大值，若是，则执行S132；若否，则执行S134；
S132、判断第一流量调节阀51的开度是否为其最大开度，若是，则执行S133；若否，则增大第一流量调节阀51的开度，并返回S12；
S133、判断第二流量调节阀52的开度是否为零，若是，则报警提示电堆1内的湿度过大；若否，则减小第二流量调节阀52的开度，并返回S12；
S134、判断第一流量调节阀51的开度是否为零，若否，则减小第一流量调节阀51的开度，并返回S12；若是，执行S135；
S135、判断第二流量调节阀52的开度是否为其最大开度，若是，则报警提示电堆1内的湿度过小；若否，则增大第二流量调节阀52的开度，并返回S12。
采用本实施例提供的燃料燃料电池阳极系统时，燃料电池运行过程中，通过电阻检测件实时监测燃料电池的电阻，在电阻未在预设电阻范围内时，控制阀组根据检测单元的检测结果，调节由氢气出口输出至第一气液分离器21的气体量，以及由第一气液分离器21输出至第二气液分离器22的气体量。本实施例提供的燃料电池阳极系统能够使燃料电池在任一运行工况工作时，均能使燃料电池的湿度满足要求，降低对气液分离器的分离效率的精度要求，降低生产成本；甚至能够取消对氢气进行增湿的增湿装置。
进一步地，为了避免进入气液分离器中的氢气从气液分离器中的出水口排出造成氢气浪费，在气液分离器内设置液位检测件，用于检测气液分离器内的液位。具体地，第一气液分离器21内设有第一液位检测件，第二气液分离器22内设有第二液位检测件。
在第一气液分离器21中的液位不高于第一液位下限时，第一气液分离器21的排水阀81处于关闭状态。在第一气液分离器21中的液位高于第一预设液位时，开启第一气液分离器21的排水阀81进行排水，实现第一气液分离器21的底部始终有部分水，以隔离氢气，避免氢气从第一气液分离器21的出水口排出，提高氢气利用率。需要说明的是，第一液位下限小于第一预设液位。
在第二气液分离器22中的液位不高于第二液位下限时，第二气液分离器22的排水阀81处于关闭状态。在第二气液分离器22中的液位高于第二预设液位时，开启第二气液分离器22的排水阀81进行排水，实现第二气液分离器22的底部始终有部分水，以隔离氢气，避免氢气从第二气液分离器22的出水口排出，提高氢气利用率。需要说明的是，第二液位下限小于第二预设液位。
参照图1所示的燃料电池阳极系统，在第一气液分离器21工作时，若第一气液分离器21内的水位过高，则说明电堆1内产水过多，电堆1内极易发生水淹现象。为此，在第一气液分离器21内的液位高于第一液位上限时，在保证第一气液分离器21的排水阀81处于开启状态进行排水的同时，增大进入第二气液分离器22内的气体量。需要说明的是，第一预设液位小于第一液位上限。
值的说明的是，在第一气液分离器21内的液位高于第一液位上限时，增大进入第二气液分离器22内的气体量，记为步骤S13。步骤S13优先于步骤S11和步骤S12执行。
进一步地，第一气液分离器21和第二气液分离器22上均设有排气阀82，排气阀82用于排出燃料电池阳极系统中积存的氮气。示例性地，排气阀82为电磁阀。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，表征燃料电池电堆1内质子交换膜湿度的参数为氢气进口的湿度，对应地，上述检测单元为湿度检测件，用于检测氢气进口的湿度。示例性地，湿度检测件为湿度传感器。
由于质子交换膜的湿度受燃料电池内电堆1水量和氢气进口的湿度的影响，燃料电池运行在不同工况时，电堆1水量不同，那么对燃料电池的氢气进口的湿度要求不同。
如图4所示，本实施例提供的燃料电池阳极系统的控制方法包括以下步骤：
S21、燃料电池运行过程中，通过湿度检测件实时检测氢气进口的湿度。
S22、判断氢气进口当前的湿度是否达到目标湿度；若是，则返回S22；若否，则执行S23。
上述目标湿度按照以下方式获取：获取燃料电池当前的运行工况；根据燃料电池的运行工况和氢气进口的湿度之间的映射关系，查询与燃料电池当前的运行工况对应的湿度，查询到的湿度作为目标湿度。
S23、调节控制阀组使氢气进口当前的湿度达到目标湿度。
具体地，上述步骤S23包括以下步骤：
S231、判断氢气进口当前的湿度是否小于目标湿度，若是，则执行S232；若否，则执行S234；
S232、判断第一流量调节阀51的开度是否为其最大开度，若是，则执行S233；若否，则增大第一流量调节阀51的开度，并返回S22；
S233、判断第二流量调节阀52的开度是否为零，若是，则报警提示电堆1内的湿度过大；若否，则减小第二流量调节阀52的开度，并返回S22；
S234、判断第一流量调节阀51的开度是否为零，若否，则减小第一流量调节阀51的开度，并返回S22；若是，执行S235；
S235、判断第二流量调节阀52的开度是否为其最大开度，若是，则报警提示电堆1内的湿度过小；若否，则增大第二流量调节阀52的开度，并返回S22。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于，如图5所示，采用循环泵92替代上述引射器91，减压阀63的出口通过氢气进管与氢气进口连通，循环泵92的进口与第二气液分离器22的出气口连通、第二旁通管路32的出口端和第一旁通管路31的出口端均连通，循环泵92的出口与氢气进管连通。
于其他实施例中，如图6所示，还可以同时采用循环泵92和引射器91，将循环泵92的进口与第二气液分离器22的出气口连通、第二旁通管路32的出口端和第一旁通管路31的出口端均连通，循环泵92的出口与引射器91的引射入口连通，引射器91的出口与氢气进口相连，引射器91的射流入口与减压阀63的出口相连。需要说明的是，循环泵92和引射器91的位置关系如图6所示，还可以将引射器91的出口通过循环泵92与氢气进口连通。
实施例四
本实施例与实施例一的不同之处在于，如图7所示，第一旁通管路31的入口端设置于氢气出口与第一气液分离器21的进口之间，第一旁通管路31的出口端设置于第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口之间；第二旁通管路32的入口端设置于第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口之间，第二旁通管路32的出口端设置于第二气液分离器22的出气口和氢气进口之间。
控制阀组包括第一流量调节阀51和第二流量调节阀52，其中，第一流量调节阀51设于第一旁通管路31上；第二流量调节阀52设于第一气液分离器21的出气口和第二气液分离器22的进口之间，且位于第二旁通管路32的入口端和第二气液分离器22的进口之间。
本实施例中，第一旁通管路31的出口端设置于第一气液分离器21的出气口和引射入口之间，第二气液分离器22的进口与引射器91的出口相连，第二气液分离器22的出气口与氢气进口相连。第二旁通管路32的入口端设置于引射器91的出口和第二气液分离器22的进口之间，第二旁通管路32的出口端设置于第二气液分离器22的出气口和氢气进口之间。第二流量调节阀52设置于引射器91的出口和第二气液分离器22的进口之间，且位于第二旁通管路32的入口端和第二气液分离器22的进口之间。
本实施例提供的燃料电池控制方法与实施例一相同，在此不再详细赘叙。
实施例五
本实施例与实施例一的不同之处在于，如图8所示，第一旁通管路31的入口端设置于氢气出口与第一气液分离器21的进口之间，第一旁通管路31的出口端设置于第二气液分离器22的出气口和氢气进口之间。第二旁通管路32的入口端设置于氢气出口与第一气液分离器21的进口之间，第二旁通管路32的出口端设置于第二气液分离器22的出气口和氢气进口之间。
本实施例中，第二气液分离器22的出气口与引射器91的引射入口相连，第一旁通管路31的出口端设置于第二气液分离器22的出气口与引射器91的引射入口之间。
第一流量调节阀51设于第一旁通管路31上；第二流量调节阀52设于氢气出口和第一气液分离器21的进口之间，且位于第一旁通管路31的入口端和第一气液分离器21的进口之间。
在燃料电池刚开始工作时，第一流量调节阀51的开度为零；第二流量调节阀52的开度为零，此时氢气出口排出的氢气通过第一旁通管路31进入第二气液分离器22的进口。
本实施例提供的燃料电池控制方法与实施例一相同，在此不再详细赘叙。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (13)
1.一种燃料电池阳极系统，其特征在于，包括：
第一气液分离器（21），所述第一气液分离器（21）的进口与电堆（1）的氢气出口相连；
第二气液分离器（22），所述第二气液分离器（22）的进口与所述第一气液分离器（21）的出气口相连，所述第二气液分离器（22）的出气口与所述电堆（1）的氢气进口相连；
检测单元，用于检测表征燃料电池电堆（1）内质子交换膜湿度的参数；
控制阀组，所述控制阀组能够根据所述检测单元的检测结果，调节由所述氢气出口输出至所述第一气液分离器（21）的气体量，以及由所述第一气液分离器（21）输出至所述第二气液分离器（22）的气体量，进而增大或减小进入所述氢气进口的湿度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池阳极系统，其特征在于，所述检测单元包括：
电阻检测件，用于检测所述燃料电池的电阻；
或，湿度检测件，用于检测所述氢气进口的湿度。
3.根据权利要求1所述的燃料电池阳极系统，其特征在于，所述控制阀组包括：
第一流量调节阀（51），用于将所述氢气出口输出的气体分配至所述氢气进口和所述第一气液分离器（21）；
第二流量调节阀（52），用于将所述第一气液分离器（21）的出气口输出的气体分配至所述氢气进口和所述第二气液分离器（22）。
4.根据权利要求1所述的燃料电池阳极系统，其特征在于，所述燃料电池阳极系统还包括：第一旁通管路（31）和第二旁通管路（32）；
所述第一旁通管路（31）的入口端设置于所述氢气出口和所述第一气液分离器（21）的进口之间，所述第一旁通管路（31）的出口端设置于所述第二气液分离器（22）的出气口和所述氢气进口之间，所述第二旁通管路（32）的入口端设置于所述第一气液分离器（21）的出气口和所述第二气液分离器（22）的进口之间，所述第二旁通管路（32）的出口端设置于所述第二气液分离器（22）的出气口和所述氢气进口之间；
或者，
所述第一旁通管路（31）的入口端设置于所述氢气出口与所述第一气液分离器（21）的进口之间，所述第一旁通管路（31）的出口端设置于所述第一气液分离器（21）的出气口和所述第二气液分离器（22）的进口之间，所述第二旁通管路（32）的入口端设置于所述第一气液分离器（21）的出气口和所述第二气液分离器（22）的进口之间，所述第二旁通管路（32）的出口端设置于所述第二气液分离器（22）的出气口和所述氢气进口之间；
或者，
所述第一旁通管路（31）的入口端设置于所述氢气出口与所述第一气液分离器（21）的进口之间，所述第一旁通管路（31）的出口端设置于所述第二气液分离器（22）的出气口和所述氢气进口之间；所述第二旁通管路（32）的入口端设置于所述氢气出口与所述第一气液分离器（21）的进口之间，所述第二旁通管路（32）的出口端设置于所述第二气液分离器（22）的出气口和所述氢气进口之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的燃料电池阳极系统，其特征在于，所述燃料电池阳极系统还包括：
动力装置，用于使所述氢气出口排出的气体沿着由所述氢气出口至所述氢气进口的方向流动。
6.根据权利要求1至4任一项所述的燃料电池阳极系统，其特征在于，所述燃料电池阳极系统还包括：
第一液位检测件，用于检测所述第一气液分离器（21）内的液位；
和/或，
第二液位检测件，用于检测所述第二气液分离器（22）内的液位。
7.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的燃料电池阳极系统。
8.一种燃料电池阳极系统控制方法，其特征在于，用于权利要求7所述的燃料电池，包括以下步骤：
燃料电池运行过程中，检测单元实时检测表征燃料电池电堆（1）内质子交换膜湿度的参数；
在所述检测单元的测量值未达到目标值时，调节控制阀组使所述检测单元的测量值达到目标值。
9.根据权利要求8所述的燃料电池阳极系统控制方法，其特征在于，所述参数为燃料电池的电阻或氢气进口的湿度。
10.根据权利要求9所述的燃料电池阳极系统控制方法，其特征在于，所述参数为氢气进口的湿度；
在氢气进口当前的湿度大于目标湿度时，通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，直至氢气进口当前的湿度达到目标湿度；
和/或，在氢气进口当前的湿度小于目标湿度时，通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，直至氢气进口当前的湿度达到目标湿度。
11.根据权利要求10所述的燃料电池阳极系统控制方法，其特征在于，所述目标湿度按照以下步骤获取：
获取燃料电池的运行工况；
基于燃料电池的运行工况和氢气进口的湿度之间的映射关系，查询与燃料电池当前的运行工况对应的湿度作为目标湿度。
12.根据权利要求9所述的燃料电池阳极系统控制方法，其特征在于，所述参数为燃料电池的电阻；
在检测单元的测量值大于目标电阻时，通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，使燃料电池的电阻达到目标电阻；
和/或，
在检测单元的测量值小于目标电阻时，通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，使燃料电池的电阻达到目标电阻。
13.根据权利要求10至12任一项所述的燃料电池阳极系统控制方法，其特征在于，所述通过调节控制阀组增大进入氢气进口的湿度，包括：
减小进入所述第一气液分离器（21）和/或所述第二气液分离器（22）内的气体量；
和/或；
所述通过调节控制阀组减小进入氢气进口的湿度，包括：
增大进入所述第一气液分离器（21）和/或所述第二气液分离器（22）内的气体量。
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